C语言学习之volatile

忆梦初心

已于 2023-07-22 21:26:13 修改

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分类专栏： C语言学习打卡文章标签： c语言开发语言学习

于 2023-01-02 20:06:52 首次发布

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volatile是C语言中的一个关键字，用于修饰易变的变量，防止编译器优化。它确保每次读取变量时都从内存中获取，适合在多线程环境或受外部影响的变量使用。文章通过示例解释了volatile的作用，以及与const关键字的区别，并讨论了volatile修饰指针的情况。

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1.volatile的理解

volatile作为C语言的32个关键字的其中一个，目前我们可能从未在代码中进行使用过。是因为它没有实际应用场景吗？并不是。volatile是一个特征修饰符，它是用来修饰易变的变量，告诉编译器每次需要读取这个变量时要到内存中去读取。

2.volatile的作用

1.寄存器与内存

首先我们要清楚，我们定义的变量都是在主存中(register除外)，而每当我们需要对主存中数据进行操作时，CPU都需要先进行内存访问，然后将内存中的数据读取拷贝到寄存器中，最后在寄存器中对数据进行操作。CPU对各类存储器的访问速度如下：

CPU访问速度从上到下呈递减规律；硬件存储容量从下到上呈递增规律

2.volatile的作用

我们通过下面一段代码来分析其作用：

#include<stdio.h>
int main()
{
	//int flag = 1;             //不加flag修饰
	volatile int flag = 1;   //volatile修饰
	while (flag)
	{
		;
	}
	return 0;
}

如上，我们写了一个死循环，而循程序其他地方没有对flag进行任何修改。这时，编译器就有很大概率会对代码进行优化，将flag变量缓存至寄存器中，使得CPU不在访问主存单元，直接对寄存器中的数据进行操作，提升CPU运行的速度。

但是，如果由于某种外部因素使的flag所在内存单元被修改了呢？如多线程，中断等情况。此时由于CPU没有不会访问内存更新数据，依旧会使用在寄存器保存的旧值，导致出错，显然我们不希望看到这种情况。这时我们就可以使用volatile，volatile关键字告诉编译器这个变量可能在某些情况会发生修改，使得编译器不进行优化，CPU每次使用这个变量需要重新读取内存。

3.总结

volatile被称作易变关键字，作用是告诉编译器这个变量可能被修改，需要每次都从内存中访问这个变量，达到稳定访问内存

3.几个小问题

1.问题一

问：既然volatile是易变关键字，而const修饰变量代表变量的内容不能被修改，那么二者能不能一起使用，会不会冲突呢？

答：可以一起使用，const要求你不要进行修改写入即可，而volatile意思是你读取数据的时候每次都要从内存中读取，两者并不冲突，作用的地方不同。

2.问题二

问：volatile可以用来修饰指针吗？

答：可以。volatile修饰指针表示指针指向空间的数据是易变的，编译器每次都需要访问内存。

3.问题三

问：以下函数能否实现计算一个整数的平方的功能？
int Squa(volatile int* &ptr)       //声明为引用使外部可能更改
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	a = *ptr;
	b = *ptr;
	return a*b;
}
答：可能无法实现。volatile修饰*ptr，因此代表ptr指向空间的数据是易变的，需要访问内存。因此前后两次解引用后所得数据可能不同。正确的写法应该是：
int Squa(volatile int* &ptr)       //声明为引用使外部可能更改
{
	int a = 0;
	a = *ptr;
	return a*a;
}

以上，就是本期的全部内容。

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