volatile关键字的作用是什么?在c++中它能解决什么问题?

就我而言,我从来没有明知肚明地需要它。


当前回答

为嵌入式开发,我有一个循环,检查可以在中断处理程序中更改的变量。如果没有“volatile”,循环就变成了noop——就编译器所知,变量永远不会改变,所以它优化了检查。

同样的事情也适用于在更传统的环境中可能在不同线程中更改的变量,但在那里我们经常进行同步调用,因此编译器在优化方面没有那么自由。

其他回答

在开发嵌入式系统或设备驱动程序时,需要使用Volatile,因为在这些驱动程序中需要读写内存映射的硬件设备。特定设备寄存器的内容随时都可能改变,所以你需要volatile关键字来确保这样的访问不会被编译器优化。

你的程序似乎工作,即使没有挥发关键字?也许这就是原因:

如前所述,volatile关键字有助于以下情况

volatile int* p = ...;  // point to some memory
while( *p!=0 ) {}  // loop until the memory becomes zero

但是,一旦调用外部函数或非内联函数,似乎几乎没有任何影响。例如:

while( *p!=0 ) { g(); }

然后无论是否使用volatile都会产生几乎相同的结果。

只要g()可以完全内联,编译器就可以看到正在发生的一切,因此可以进行优化。但是,当程序调用一个编译器看不到发生什么的地方时,编译器再做任何假设就不安全了。因此,编译器生成的代码总是直接从内存中读取。

但是要注意,当函数g()变成内联(由于显式更改或由于编译器/链接器的聪明)时,如果您忘记volatile关键字,那么您的代码可能会崩溃!

因此,我建议添加volatile关键字,即使您的程序似乎没有它也可以工作。它使意图在未来的变化方面更加清晰和强大。

除了按预期使用它,volatile还用于(模板)元编程。它可以用来防止意外重载,因为volatile属性(如const)参与了重载解析。

template <typename T> 
class Foo {
  std::enable_if_t<sizeof(T)==4, void> f(T& t) 
  { std::cout << 1 << t; }
  void f(T volatile& t) 
  { std::cout << 2 << const_cast<T&>(t); }

  void bar() { T t; f(t); }
};

这是合法的;这两个重载都可能是可调用的,并且执行几乎相同的操作。在volatile重载中的强制转换是合法的,因为我们知道bar无论如何都不会通过一个非volatile T。不过,volatile版本严格来说更糟糕,所以如果非volatile f可用,则永远不要在重载分辨率中选择。

注意,代码实际上从不依赖于volatile内存访问。

我应该提醒你的一个用法是,在信号处理函数中,如果你想访问/修改一个全局变量(例如,将其标记为exit = true),你必须将该变量声明为'volatile'。

其他答案已经提到避免一些优化,以便:

使用内存映射寄存器(或MMIO) 写入设备驱动程序 允许更容易的程序调试 使浮点计算更具确定性

当你需要一个值看起来来自外部,不可预测,避免编译器基于已知值进行优化时,当一个结果实际上没有使用,但你需要计算它时,或者当它被使用,但你想要计算它几次作为基准时,你需要计算在精确的点开始和结束时,Volatile是必不可少的。

volatile read类似于输入操作(如scanf或cin的使用):该值似乎来自程序外部,因此任何依赖于该值的计算都需要在它之后开始。

volatile写类似于输出操作(如printf或cout的使用):值似乎是在程序外部传递的,因此如果值依赖于计算,则需要在之前完成。

因此,一对易变的读/写可以用来控制基准测试,使时间测量变得有意义。

如果没有volatile,你的计算可以在编译器之前启动,因为没有什么会阻止计算与时间测量等函数的重新排序。