嵌入式C语言volatile关键字 面试问题与典型案例

volatile是一个特征修饰符(type specifier)，volatile的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。

一、简介

volatile是一个特征修饰符(type specifier)，volatile的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。

比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。

当要求使用 volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。

特别是针对经常和底层硬件，中断，寄存器和操作系统打交道的嵌入式软件开发人员更应该清晰了解并掌握这个关键字的用法。

二、面试问题

1. 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。
2. 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。
3. 下面的函数被用来计算某个整数的平方，它能实现预期设计目标吗？如果不能，试回答存在什么问题。

int square(volatile int *ptr)
{
    return ((*ptr) * (*ptr));
}

下面是答案：

1. 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。
2. 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中断服务子程序修改一个指向一个buffer的指针时。
3. 这段代码的目的是用来返指针ptr指向值的平方，但是，由于ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

int square(volatile int* &ptr)//这里参数应该申明为引用，不然函数体里只会使用副本，外部没法更改
{
    int a,b;
    a = *ptr;
    b = *ptr;
    return a*b;
}

由于*ptr的值可能在两次取值语句之间发生改变(ptr指针指向的值发生更改)，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返回的不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

long square(volatile int*ptr)
{
    int a;
    a = *ptr;
    return a*a;
}

三、典型例子

static int i = 0;
int main(void)
{
    //...
    while(1)
    {
        if(i)
            dosomething();
    }
}
/*Interruptserviceroutine.*/
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dosomething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dosomething永远也不会被调用。如果将变量加上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）。

四、参考链接

百度百科 volatile

菜鸟笔记 C/C++ 中 volatile 关键字详解

简书 让你彻底理解volatile