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volatile

　　可能很多人都没用过C/C++中的这个关键词，甚至不知道它的存在，本人以前也只是有所耳闻，但似懂非懂。
　　这是一个类型修饰符，位置同const、static等。一个使用volatile修饰的变量，比如volatile int i; 每次对该变量的直接引用，都会访问内存，而不是从寄存器中读取（如果其已经在寄存器中）。这样一来，volatile似乎没什么用处，反倒会使数据的读取相对变慢很多。但是，如果没有volatile，编译器可能会优化你的程序，使得数据从寄存器中读取，从而加快程序的运行，但如果这个变量是同其它进程/线程共享的，就可能造成数据的不一致。多线程情况下，你可以使用互斥机制来保证对共享数据访问的原子性。但是，在单片机等嵌入式环境中，硬件经常不会有这种互斥机制的支持，这时某些共享的数据（比如端口）就可能会产生不一致的情况。而使用volatile就会使编译器不对代码进行优化，每次对该变量的访问都会从内存中读取。
　　下面通过观察使用volatile前后编译产生的汇编代码的不同，来加深对volatile关键词的理解。
　　对于下面的C代码：

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#include <stdio.h>
 
int foo(void)
{
    int i = 0;
    while(i++ < 20);
    return i;
}
int
main(int argc, char **argv)
{
    int i = foo();
    int j = i;
    int k = i;
    printf("%d, %d, %d\n", i, j, k);
    return 0;
}

　　代码中，使用foo()的返回值（20）来初始化整型变量i。之所以不直接赋值，是为了防止编译器优化，下面对j,k的赋值将直接使用20，而不是i，也不是寄存器。使用下面的命令编译：

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$ gcc -S -O1 main.c # 优化等级1

　　产生的汇编代码：

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[ ... ]
.LC0:
	.string	"%d, %d, %d\n"
[ ... ]
main:
[ ... ]
	call	foo # 调用函数foo，返回值保存至寄存器eax
	movl	%eax, 16(%esp) # 参数k入栈
	movl	%eax, 12(%esp) # 参数j入栈
	movl	%eax, 8(%esp) # 参数i入栈
	movl	$.LC0, 4(%esp) # 格式字符串地址入栈
	movl	$1, (%esp)
	call	__printf_chk
	movl	$0, %eax
	leave
	ret
[ ... ]

　　可以看到，对j,k的赋值都是由寄存器eax进行的。下面把代码中的int i = foo();换成volatile int i = foo();，编译得到的汇编代码是：

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[ ... ]
main:
[ ... ]
	call	foo # 调用函数foo，返回值保存至寄存器eax
	movl	%eax, 44(%esp) # 为i赋值
	movl	44(%esp), %edx # 读取i值
	movl	44(%esp), %ecx # 读取i值
	movl	44(%esp), %eax # 读取i值
	movl	%ecx, 16(%esp) # 参数k入栈，使用i值
	movl	%edx, 12(%esp) # 参数j入栈，使用i值
	movl	%eax, 8(%esp) # 参数i入栈
	movl	$.LC0, 4(%esp) # 格式字符串地址入栈
	call	__printf_chk
	movl	$0, %eax
	leave
	ret
[ ... ]

　　可以看到，每次对i的访问都是从内存（栈）中读取的。

volatile vs. const

　　正像上面所描述的那样，volatile的意思是“易变的”。C/C++中还有另外一个关键词叫const，用来限定变量不可被改变。似乎volatile和const意思相反，水火不容。但volatile const int N = 0;这样的语句是允许存在的。为什么呢？其实，这个语句可以这样来理解：变量N在本程序（或者设备）中是不可（禁止）改变的，但它可能会被其它程序（或者设备）改变。你或许知道，const只是编译器的限定，而没有执行期的检查，因此const也只是限于单个进程，因此volatile和const这两个关键词并不冲突。
　　另外，普通的整型const变量，比如const int N = 10; int a[N]; 中，变量N可能并不会被分配内存（除非程序里面有显式使用N地址的表达式）。但是，根据volatile变量的特性，volatile const int N = 10;中变量N是一定会占用内存的。这一点，亦可以通过观察相应的汇编代码来验证。