【C语言】volatile 防止编译的时候被优化

volatile 易变的
volatile是 C 和 C++ 中的一个类型修饰符，用于指示编译器该变量可能在程序之外被更改，因此不应对其进行优化。这在涉及硬件寄存器、信号处理或多线程编程时非常有用。

如果你做过单片机开发，你肯定写过这样的代码：延时函数。就是通过循环延长CPU的时间，常见于流水灯、蜂鸣器这些对时间精度要求不高的地方，但是这样的代码却存在着很严重的缺陷，如果编译的过程中开启了优化，有些编译器会认为这几行代码是废话，什么事情也没干，在寄存器中会跳过这部分代码。

于是，在C语言中有了一个很重要的关键字volatile，它的作用是防止编译的时候被优化，在变量之前加上volatile，编译的时候即便开启最高等级的优化gcc test.c -o test -03，原代码中的编译将不再遭到优化处理。volatile在嵌入式开发中非常的重要而且常用，尤其是操作硬件或者多线程的场景。因为编译器在很多时候为了提升程序的运行效率，会跳过和优化掉一些没用的代码，或者直接从寄存器中或者缓存中读取某些变量的值，因为从寄存器或者缓存中取值速度要比内存快，如果这个变量是个共享数据，或者有可能被中断等程序修改，那么，我们读取到的数据就有可能跟内存中的数据不一致。如果在编译中发生这样的事，接下来程序执行的过程中就会导致一系列的问题。

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int a = 10; // 在内存占用4个字节空间，该空间取名为a,cpu将10存入内存a空间中int b = a;  // 在内存占用4个字节空间，该空间取名为b,cpu将内存a的值取出来，保存在cpu寄存器中(寄存器a)// 将寄存器a 赋值给 内存b空间 
int c = a;  // 在内存占用4个字节空间，该空间取名为c,将寄存器a 赋值给 内存c空间
int d = a;  // 在内存占用4个字节空间，该空间取名为d,将寄存器a 赋值给 内存d空间
int e = a;  // 在内存占用4个字节空间，该空间取名为e,将寄存器a 赋值给 内存e空间// 假如 在int c = a的时候，不惊动cpu 去修改了内存中a的值，那么我们期望 d 和 e 的值 要和修改后a 的值 一致
// 但是 d 和 e 中依旧存入的是在 寄存器a 的值，造成 d 和 e 的值达不到我们的期望 // 更改方式：（初始化 int a 更改为 volatile）
volatile int a = 10;  //防止CPU对a变量进行优化，从此以后只要用到a的值，就必须去内存中重新读取  —— 每次必须区内存中拿，不去CPU中拿

加上volatile就是告诉编译器这个变量是不稳定的，无论编译器怎么优化，每次都得从内存中去读取，

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volatile的用途：

硬件寄存器访问：
- 直接访问：确保每次访问硬件寄存器时都使用 volatile，以避免编译器优化。因为访问硬件设备的寄存器时，寄存器的值可能会在程序之外改变。

	volatile uint32_t *timer_register = (uint32_t *)0x40000000;*timer_register = 0x01;

信号处理/中断处理：
- 标志变量：将中断服务程序（ISR）中使用的标志变量声明为 volatile。
- 在信号处理程序中使用的变量，因为信号可以在任何时候中断程序执行。

	volatile int interrupt_flag = 0;void ISR_Handler() {interrupt_flag = 1;}

多线程和共享变量：
- 共享状态：在多线程应用中，声明那些在不同线程间共享且不受锁保护的变量为 volatile。
- 在多线程环境中，一个线程可能会修改另一个线程正在读取的变量。

	volatile bool data_ready = false;

示例：

	#include <stdint.h>#include <stdbool.h>volatile bool data_ready = false;volatile uint32_t *adc_result = (uint32_t *)0x40001000;void ADC_ISR() {*adc_result = // 读取ADC值data_ready = true;}int main() {while (1) {if (data_ready) {// 处理ADC结果data_ready = false;}}return 0;}