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：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | #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; } |
1 | $ gcc -S -O1 main.c # 优化等级1 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | [ ... ] .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 [ ... ] |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | [ ... ] 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 [ ... ] |
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。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/*************************************************
Name :- aligned_malloc
Arguments:- number of bytes & Alignment Boundry
Return :- NULL on error
valid pointer on success
Working :- It will allocate memory with starting address
multiple of alignment passed and returns pointer
to it on success.
Ex.
aligned_malloc(50,128);
This will allocate 50 bytes of memory with
starting address multiple of 128.
*************************************************/
void *aligned_malloc(size_t bytes, size_t alignment)
{
void *p1 ,*p2; // basic pointer needed for computation.
if((p1 =(void *) malloc(bytes + alignment + sizeof(size_t)))==NULL)
return NULL;
size_t addr=(size_t)p1+alignment+sizeof(size_t);
p2=(void *)(addr - (addr%alignment));
*((size_t *)p2-1)=(size_t)p1;
return p2;
}
/************************************************
Name :- aligned_free
Arguments :- pointer to be freed
Returns :- Nothing
*************************************************/
void aligned_free(void *p )
{
free((void *)(*((size_t *) p-1)));
}