C语言volatile的本质(三十四)

1.保证内存可见性

通俗来说就是，线程A对一个volatile变量的修改，对于其它线程来说是可见的，即线程每次获取volatile变量的值都是最新的。

当一个变量被 volatile 修饰时，任何线程对它的写操作都会立即刷新到主内存中，并且会强制让缓存了该变量的线程中的数据清空，必须从主内存重新读取最新数据。

在线程内, 当读取一个变量时，为提高存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；以后，再取变量值时，就直接从寄存器中取值；当变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致。

当变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。
当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。

volatile的本质：

volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人。

综上所述，频繁地使用volatile很可能会增加代码尺寸和降低性能，但它却可以保证程序的正确性，所以在合适的地方使用volatile关键字是必要的。

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（1）使用中断改变对象值的情况

　　我们在中断服务程序中操作了某个对象，比如谁改变了一个变量的值。而在其它程序中我们希望通过这个变量值得改变去进行一些操作。在这个时候，我们使用或者不使用volatile关键字，可能得到截然不同的结果。

　　如果我们将变量定义为：static int var=0; ，然后再中断服务成勋中将其修改为：var=1，但是在另一函数中使用它但不会修改它，那么编译器会认为它没有变化，从而直接使用寄存器中的副本。

　　如果我们将变量定义为：volatile int var=0;，那么结果就完全不同了，每次在函数中使用var变量时，都会重新读取，而不会使用寄存器中的副本。

（2）多任务共享标志的情况

　　多任务共享时，其实也是一样的，在一个任务中修改了一个对象后，在另一个对象中应用它，但编译器并没发现在该任务中对它有修改。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。从而并不能响应在另一任务下的变化。

　　在这种情况下，一般我们都需要使用volatile关键字来定义任务间共享的标识。

（3）硬件寄存器内存映射的情况

　　内存映射的情况是非常多的，比如我们将外设的寄存器映射到内存的某一段区域；再比如我们同过DMA方式将数据直接写到内存中的某一段区域。

由于我们外部的数据都是直接进入了内存区域，而程序知识引用它的值。编译器优化时可能就直接采用寄存器中的副本了。佷显然这不是我们需要的结果，这时将这段内存对应的变量声明为volatile，则可以保证我们的需求。

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