举例说明volatile：

volatile int i=10;

int j = i;

...

int k = i;

volatile 告诉编译器i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，因而编译器生成的可执行码会重新从i的地址读取数据放在k中。

volatile 影响编译器编译的结果,指出，volatile 变量是随时可能发生变化的，与volatile变量有关的运算，不要进行编译优化，以免出错，（VC++ 在产生release版可执行码时会进行编译优化，加volatile关键字的变量有关的运算，将不进行编译优化。）。

其中编译器编译优化是：
由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在k中。而不是重新从i里面读。这样以来，如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问，不会出错。

一、volatile

volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适。

下面举例说明。在DSP开发中，经常需要等待某个事件的触发，所以经常会写出这样的程序：

short flag;

void test()

{

do1();

while(flag==0);

do2();

}

这段程序等待内存变量flag的值变为1(怀疑此处是0,有点疑问,)之后才运行do2()。变量flag的值由别的程序更改，这个程序可能是某个硬件中断服务程序。例如：如果某个按钮按下的话，就会对DSP产生中断，在按键中断程序中修改flag为1，这样上面的程序就能够得以继续运行。但是，编译器并不知道flag的值会被别的程序修改，因此在它进行优化的时候，可能会把flag的值先读入某个寄存器，然后等待那个寄存器变为1。如果不幸进行了这样的优化，那么while循环就变成了死循环，因为寄存器的内容不可能被中断服务程序修改。为了让程序每次都读取真正flag变量的值，就需要定义为如下形式：

volatile short flag;

需要注意的是，没有volatile也可能能正常运行，但是可能修改了编译器的优化级别之后就又不能正常运行了。因此经常会出现debug版本正常，但是release版本却不能正常的问题。所以为了安全起见，只要是等待别的程序修改某个变量的话，就加上volatile关键字。

volatile的本意是“易变的”

由于访问寄存器的速度要快过RAM，所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。比如：

static int i=0;

int main(void)

{

...

while (1)

{

if (i) do_something();

}

}

void ISR_2(void)

{

i=1;

}

程序的本意是希望ISR_2中断产生时，在main当中调用do_something函数，但是，由于编译器判断在main函数里面没有修改过i，因此可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作，然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”，导致do_something永远也不会被调用。如果变量加上volatile修饰，则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化（肯定执行）。此例中i也应该如此说明。

一般说来，volatile用在如下的几个地方：

1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile；

2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；

3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能有不同意义；

另外，以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性（相互关联的几个标志读了一半被打断了重写），在1中可以通过关中断来实现，2中可以禁止任务调度，3中则只能依靠硬件的良好设计了。

二、volatile 的含义

volatile总是与优化有关，编译器有一种技术叫做数据流分析，分析程序中的变量在哪里赋值、在哪里使用、在哪里失效，分析结果可以用于常量合并，常量传播等优化，进一步可以死代码消除。但有时这些优化不是程序所需要的，这时可以用volatile关键字禁止做这些优化，volatile的字面含义是易变的，它有下面的作用：

1 不会在两个操作之间把volatile变量缓存在寄存器中。在多任务、中断、甚至setjmp环境下，变量可能被其他的程序改变，编译器自己无法知道，volatile就是告诉编译器这种情况。

2 不做常量合并、常量传播等优化，所以像下面的代码：

volatile int i = 1;

if (i > 0) ...

if的条件不会当作无条件真。

3 对volatile变量的读写不会被优化掉。如果你对一个变量赋值但后面没用到，编译器常常可以省略那个赋值操作，然而对Memory Mapped IO的处理是不能这样优化的。

前面有人说volatile可以保证对内存操作的原子性，这种说法不大准确，其一，x86需要LOCK前缀才能在SMP下保证原子性，其二，RISC根本不能对内存直接运算，要保证原子性得用别的方法，如atomic_inc。

对于jiffies，它已经声明为volatile变量，我认为直接用jiffies++就可以了，没必要用那种复杂的形式，因为那样也不能保证原子性。

你可能不知道在Pentium及后续CPU中，下面两组指令

inc jiffies

;;

mov jiffies, �x

inc �x

mov �x, jiffies

作用相同，但一条指令反而不如三条指令快。

三、编译器优化 → C关键字volatile → memory破坏描述符

“memory”比较特殊，可能是内嵌汇编中最难懂部分。为解释清楚它，先介绍一下编译器的优化知识，再看C关键字volatile。最后去看该描述符。

1、编译器优化介绍

内存访问速度远不及CPU处理速度，为提高机器整体性能，在硬件上引入硬件高速缓存Cache，加速对内存的访问。另外在现代CPU中指令的执行并不一定严格按照顺序执行，没有相关性的指令可以乱序执行，以充分利用CPU的指令流水线，提高执行速度。以上是硬件级别的优化。再看软件一级的优化：一种是在编写代码时由程序员优化，另一种是由编译器进行优化。编译器优化常用的方法有：将内存变量缓存到寄存器；调整指令顺序充分利用CPU指令流水线，常见的是重新排序读写指令。对常规内存进行优化的时候，这些优化是透明的，而且效率很好。由编译器优化或者硬件重新排序引起的问题的解决办法是在从硬件（或者其他处理器）的角度看必须以特定顺序执行的操作之间设置内存屏障（memory barrier），linux 提供了一个宏解决编译器的执行顺序问题。

void Barrier(void)

这个函数通知编译器插入一个内存屏障，但对硬件无效，编译后的代码会把当前CPU寄存器中的所有修改过的数值存入内存，需要这些数据的时候再重新从内存中读出。

2、C语言关键字volatile

C语言关键字volatile（注意它是用来修饰变量而不是上面介绍的__volatile__）表明某个变量的值可能在外部被改变，因此对这些变量的存取不能缓存到寄存器，每次使用时需要重新存取。该关键字在多线程环境下经常使用，因为在编写多线程的程序时，同一个变量可能被多个线程修改，而程序通过该变量同步各个线程，例如：

DWORD __stdcall threadFunc(LPVOID signal)

{

int* intSignal=reinterpret_cast(signal);

*intSignal=2;

while(*intSignal!=1)

sleep(1000);

return 0;

}

该线程启动时将intSignal 置为2，然后循环等待直到intSignal 为1 时退出。显然intSignal的值必须在外部被改变，否则该线程不会退出。但是实际运行的时候该线程却不会退出，即使在外部将它的值改为1，看一下对应的伪汇编代码就明白了：

mov ax,signal

label:

if(ax!=1)

goto label

对于C编译器来说，它并不知道这个值会被其他线程修改。自然就把它cache在寄存器里面。记住，C 编译器是没有线程概念的！这时候就需要用到volatile。volatile 的本意是指：这个值可能会在当前线程外部被改变。也就是说，我们要在threadFunc中的intSignal前面加上volatile关键字，这时候，编译器知道该变量的值会在外部改变，因此每次访问该变量时会重新读取，所作的循环变为如下面伪码所示：

label:

mov ax,signal

if(ax!=1)

goto label

3、Memory

有了上面的知识就不难理解Memory修改描述符了，Memory描述符告知GCC：

1）不要将该段内嵌汇编指令与前面的指令重新排序；也就是在执行内嵌汇编代码之前，它前面的指令都执行完毕

2）不要将变量缓存到寄存器，因为这段代码可能会用到内存变量，而这些内存变量会以不可预知的方式发生改变，因此GCC插入必要的代码先将缓存到寄存器的变量值写回内存，如果后面又访问这些变量，需要重新访问内存。
如果汇编指令修改了内存，但是GCC 本身却察觉不到，因为在输出部分没有描述，此时就需要在修改描述部分增加“memory”，告诉GCC 内存已经被修改，GCC 得知这个信息后，就会在这段指令之前，插入必要的指令将前面因为优化Cache 到寄存器中的变量值先写回内存，如果以后又要使用这些变量再重新读取。

使用“volatile”也可以达到这个目的，但是我们在每个变量前增加该关键字，不如使用“memory”方便。 

四、volatile程序匠人实例讲解

例1.

void main (void)

{

volatile int i;

int j;

i = 1; //1 不被优化 i=1

i = 2; //2 不被优化 i=1

i = 3; //3 不被优化 i=1

j = 1; //4 被优化

j = 2; //5 被优化

j = 3; //6 j = 3

}

---------------------------------------------------------------------

例2.

函数：

void func (void)

{

unsigned char xdata xdata_junk;

unsigned char xdata *p = &xdata_junk;

unsigned char t1, t2;

t1 = *p;

t2 = *p;

}

编译的汇编为：

0000 7E00 R MOV R6,#HIGH xdata_junk

0002 7F00 R MOV R7,#LOW xdata_junk

;---- Variable 'p' assigned to Register 'R6/R7' ----

0004 8F82 MOV DPL,R7

0006 8E83 MOV DPH,R6

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 注意

0008 E0 MOVX A,@DPTR

0009 F500 R MOV t1,A

000B F500 R MOV t2,A

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

000D 22 RET

将函数变为：

void func (void)

{

volatile unsigned char xdata xdata_junk;

volatile unsigned char xdata *p = &xdata_junk;

unsigned char t1, t2;

t1 = *p;

t2 = *p;

}

编译的汇编为：

0000 7E00 R MOV R6,#HIGH xdata_junk

0002 7F00 R MOV R7,#LOW xdata_junk

;---- Variable 'p' assigned to Register 'R6/R7' ----

0004 8F82 MOV DPL,R7

0006 8E83 MOV DPH,R6

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

0008 E0 MOVX A,@DPTR

0009 F500 R MOV t1,A a处

000B E0 MOVX A,@DPTR

000C F500 R MOV t2,A

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

000E 22 RET

比较结果可以看出来，未用volatile关键字时，只从*p所指的地址读一次
如在a处*p的内容有变化，则t2得到的则不是真正*p的内容。

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例3

volatile unsigned char bdata var; // use volatile keyword here

sbit var_0 = var^0;

sbit var_1 = var^1;

unsigned char xdata values[10];

void main (void) {

unsigned char i;

for (i = 0; i < sizeof (values); i++) {

var = values;

if (var_0) {

var_1 = 1; //a处

values = var; // without the volatile keyword, the compiler

// assumes that 'var' is unmodified and does not

// reload the variable content.

}

}

}

在此例中，如在a处到下一句运行前，var如有变化则不会，如var=0xff; 则在
values = var;得到的还是values = 1;

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应用举例：

例1.

#define DBYTE ((unsigned char volatile data *) 0)

说明：此处不用volatile关键字，可能得不到真正的内容。 

在Keil C51标准库ABSACC.H中定义了一些宏，利用这些宏我们以绝对地址方式访问51的存储器。这几个宏分别是：

#define CBYTE ((unsigned char volatile code *) 0)

#define DBYTE ((unsigned char volatile data *) 0)

#define PBYTE ((unsigned char volatile pdata *) 0)

#define XBYTE ((unsigned char volatile xdata *) 0)

#define CWORD ((unsigned int volatile code *) 0)

#define DWORD ((unsigned int volatile data *) 0)

#define PWORD ((unsigned int volatile pdata *) 0)

#define XWORD ((unsigned int volatile xdata *) 0)

以DBYTE为例，((unsigned char volatile data *) 0)定义了一个值为零的指针，该指针指向data内部RAM存储区的一个易变无符号单字节变量。

当我们以DBYTE[0x20]这样类似于数组的方式使用它时，根据C语言中对指针索引的解释方式，它访问的是*(((unsigned char volatile data *) 0) + 0x20)，简化为*(0 + 0x20)，即*(0x20)，就是data内部RAM存储区0x20地址处的单字节变量。

?WORD宏和?BYTE的区别在于起始地址。以DWORD为例，如果我们访问DWORD[0x20]，由于unsigned int在C51中为两字节长，因此DWORD[0x20]其实访问的是data存储区0x40地址开始的两字节无符号整形变量。

code/data/pdata/xdata在C51中分别代表代码区/内部RAM/按页访问的外部RAM/外部RAM四种存储区访问方式。

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例2.

#define TEST_VOLATILE_C

//***************************************************************

// verwendete Include Dateien

//***************************************************************

#if __C51__ < 600

#error: !! Keil 版本不正确

#endif

//***************************************************************

// 函数 void v_IntOccured(void)

//***************************************************************

extern void v_IntOccured(void);

//***************************************************************

// 变量定义

//***************************************************************

char xdata cvalue1; //全局xdata

char volatile xdata cvalue2; //全局xdata

//***************************************************************

// 函数： v_ExtInt0()

// 版本：

// 参数：

// 用途：cvalue1++,cvalue2++

//***************************************************************

void v_ExtInt0(void) interrupt 0

{

cvalue1++;

cvalue2++;

}

//***************************************************************

// 函数： main()

// 版本：

// 参数：

// 用途：测试volatile

//***************************************************************

void main()

{

char cErg;

//1. 使cErg=cvalue1;

cErg = cvalue1;

//2. 在此处仿真时手动产生中断INT0,使cvalue1++; cvalue2++; 程序不能进入v_IntOccured();

if (cvalue1 != cErg)

v_IntOccured();

//3. 使cErg=cvalue2;

cErg = cvalue2;

//4. 在此处仿真时手动产生中断INT0,使cvalue1++; cvalue2++ 程序可以进入v_IntOccured();

if (cvalue2 != cErg)

v_IntOccured();

//5. 完成

while (1);

}

//***************************************************************

// 函数： v_IntOccured()

// 版本：

// 参数：

// 用途： 死循环

//***************************************************************

void v_IntOccured()

{

while(1);

}

仿真可以看出，在没有用volatile时，即2处，程序不能进入v_IntOccured();但在4处可以进入v_IntOccured();