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。

如果你正在从内存中的某个点(比如说，一个完全独立的进程/设备/任何东西)读取数据，则需要使用Volatile。

我曾经在纯c的多处理器系统中使用双端口ram。我们使用硬件管理的16位值作为信号量，以知道另一个家伙什么时候完成。基本上我们是这样做的:

void waitForSemaphore()
{
   volatile uint16_t* semPtr = WELL_KNOWN_SEM_ADDR;/*well known address to my semaphore*/
   while ((*semPtr) != IS_OK_FOR_ME_TO_PROCEED);
}

没有volatile，优化器认为循环是无用的(这家伙从不设置值!他疯了，删掉那代码吧!)，我的代码会在没有获得信号量的情况下继续运行，从而在以后造成问题。

您必须使用它来实现自旋锁以及一些(所有?)无锁数据结构 与原子操作/指令一起使用 曾经帮助我克服编译器的错误(在优化过程中错误地生成代码)

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。

Dan Saks在《Volatile as a promise》一文中写道:

易失性对象是其值可能自发变化的对象。也就是说，当你声明一个对象为volatile时，你是在告诉编译器这个对象可能会改变状态，即使程序中没有任何语句显示要改变它。”

以下是他关于volatile关键字的三篇文章的链接:

明智地使用挥发剂 准确放置挥发剂 像承诺一样反复无常

一些处理器具有超过64位精度的浮点寄存器(例如。32位x86没有SSE，见Peter的评论)。这样，如果您对双精度数运行多次操作，实际上会得到比将每个中间结果截断为64位更高精度的答案。

这通常很好，但这意味着根据编译器如何分配寄存器和进行优化，对于完全相同的输入，完全相同的操作将得到不同的结果。如果您需要一致性，那么您可以使用volatile关键字强制每个操作返回内存。

它对于一些没有代数意义但减少浮点误差的算法也很有用，比如Kahan求和。代数上它是一个nop，所以它经常会被错误地优化除非一些中间变量是不稳定的。

除了volatile关键字用于告诉编译器不要优化对某些变量(可以由线程或中断例程修改)的访问之外，它还可以用于删除一些编译器错误——是的，它可以是——。

例如，我在一个嵌入式平台上工作，编译器对变量的值做出了一些错误的假设。如果代码没有优化，程序可以正常运行。通过优化(这是非常必要的，因为这是一个关键的例程)，代码将无法正常工作。唯一的解决方案(虽然不是很正确)是将“错误的”变量声明为volatile。

我曾经在20世纪90年代早期开发过一个大型应用程序，其中包含使用setjmp和longjmp进行基于c语言的异常处理。volatile关键字对于那些值需要保存在作为“catch”子句的代码块中的变量是必要的，以免这些变量被存储在寄存器中并被longjmp清除。

我曾经在调试构建中使用过它，当编译器坚持要优化掉一个变量时，我希望在逐步执行代码时能够看到这个变量。

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。

在实现无锁数据结构时必须使用volatile。否则，编译器可以自由地优化对变量的访问，这将改变语义。

换句话说，volatile告诉编译器对这个变量的访问必须对应于物理内存的读/写操作。

例如，这是Win32 API中InterlockedIncrement的声明方式:

LONG __cdecl InterlockedIncrement(
  __inout  LONG volatile *Addend
);

在标准C中，使用volatile的一个地方是在信号处理程序中。事实上，在标准C中，在信号处理程序中可以安全地做的就是修改易失性sig_atomic_t变量，或者快速退出。事实上，AFAIK，这是标准C中唯一需要使用volatile来避免未定义行为的地方。

ISO/IEC 9899:2011 §7.14.1.1 The signal function ¶5 If the signal occurs other than as the result of calling the abort or raise function, the behavior is undefined if the signal handler refers to any object with static or thread storage duration that is not a lock-free atomic object other than by assigning a value to an object declared as volatile sig_atomic_t, or the signal handler calls any function in the standard library other than the abort function, the _Exit function, the quick_exit function, or the signal function with the first argument equal to the signal number corresponding to the signal that caused the invocation of the handler. Furthermore, if such a call to the signal function results in a SIG_ERR return, the value of errno is indeterminate.252) 252) If any signal is generated by an asynchronous signal handler, the behavior is undefined.

这意味着在标准C中，你可以这样写:

static volatile sig_atomic_t sig_num = 0;

static void sig_handler(int signum)
{
    signal(signum, sig_handler);
    sig_num = signum;
}

除此之外就没什么了。

POSIX对于在信号处理程序中可以做的事情要宽容得多，但仍然存在限制(其中一个限制是标准I/O库- printf()等-不能安全地使用)。

volatile关键字的目的是防止编译器对可能以编译器无法确定的方式改变的对象应用任何优化。

声明为volatile的对象在优化中被省略，因为它们的值可以被当前代码范围之外的代码随时更改。系统总是从内存位置读取volatile对象的当前值，而不是在请求时将其值保存在临时寄存器中，即使之前的指令从同一对象中请求一个值。

考虑以下情况

1)由中断服务例程在作用域外修改的全局变量。

2)多线程应用程序中的全局变量。

如果不使用volatile限定符，可能会出现以下问题

1)当优化被打开时，代码可能不会像预期的那样工作。

2)当中断被启用和使用时，代码可能不会像预期的那样工作。

Volatile:程序员最好的朋友

https://en.wikipedia.org/wiki/Volatile_ (computer_programming)

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'。

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。

In the early days of C, compilers would interpret all actions that read and write lvalues as memory operations, to be performed in the same sequence as the reads and writes appeared in the code. Efficiency could be greatly improved in many cases if compilers were given a certain amount of freedom to re-order and consolidate operations, but there was a problem with this. Even though operations were often specified in a certain order merely because it was necessary to specify them in some order, and thus the programmer picked one of many equally-good alternatives, that wasn't always the case. Sometimes it would be important that certain operations occur in a particular sequence.

Exactly which details of sequencing are important will vary depending upon the target platform and application field. Rather than provide particularly detailed control, the Standard opted for a simple model: if a sequence of accesses are done with lvalues that are not qualified volatile, a compiler may reorder and consolidate them as it sees fit. If an action is done with a volatile-qualified lvalue, a quality implementation should offer whatever additional ordering guarantees might be required by code targeting its intended platform and application field, without requiring that programmers use non-standard syntax.

不幸的是，许多编译器并没有确定程序员需要什么样的保证，而是选择提供标准规定的最低限度的保证。这使得volatile远没有它应有的用处。例如，在gcc或clang上，一个程序员需要实现一个基本的“移交互斥量”(一个已经获得并释放互斥量的任务直到另一个任务释放互斥量后才会再次释放互斥量)，他必须做以下四件事中的一件:

将互斥量的获取和释放放在编译器不能内联的函数中，并且不能应用整个程序优化。 将互斥锁保护的所有对象限定为volatile——如果所有访问都发生在获得互斥锁之后和释放互斥锁之前，那么就不应该这样做。 使用优化级别0来强制编译器生成代码，就像所有非限定寄存器的对象都是volatile一样。 使用特定于gcc的指令。

相比之下，当使用更适合系统编程的高质量编译器时，例如icc，人们将有另一种选择:

确保在每个需要获取或释放的地方执行volatile-qualified write。

获取一个基本的“传递互斥量”需要一个volatile读取(看看它是否准备好了)，并且不应该需要一个volatile写入(另一方在它被交还之前不会试图重新获取它)，但是必须执行一个毫无意义的volatile写入仍然比gcc或clang下可用的任何选项都要好。

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。

所有的答案都很好。但在此之上，我想分享一个例子。

下面是一个小的cpp程序:

#include <iostream>

int x;

int main(){
    char buf[50];
    x = 8;

    if(x == 8)
        printf("x is 8\n");
    else
        sprintf(buf, "x is not 8\n");

    x=1000;
    while(x > 5)
        x--;
    return 0;
}

现在，让我们生成上述代码的程序集(我将只粘贴与此相关的程序集的部分):

生成程序集的命令:

g++ -S -O3 -c -fverbose-asm -Wa,-adhln assembly.cpp

会众是这样。

main:
.LFB1594:
    subq    $40, %rsp    #,
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
 # assembly.cpp:5: int main(){
    call    __main   #
 # assembly.cpp:10:         printf("x is 8\n");
    leaq    .LC0(%rip), %rcx     #,
 # assembly.cpp:7:     x = 8;
    movl    $8, x(%rip)  #, x
 # assembly.cpp:10:         printf("x is 8\n");
    call    _ZL6printfPKcz.constprop.0   #
 # assembly.cpp:18: }
    xorl    %eax, %eax   #
    movl    $5, x(%rip)  #, x
    addq    $40, %rsp    #,
    ret 
    .seh_endproc
    .p2align 4,,15
    .def    _GLOBAL__sub_I_x;   .scl    3;  .type   32; .endef
    .seh_proc   _GLOBAL__sub_I_x

您可以在程序集中看到，没有为sprintf生成程序集代码，因为编译器假定x不会在程序之外发生变化。while循环也是如此。由于优化，循环被完全删除，因为编译器认为它是无用的代码，因此直接将5分配给x(参见movl $5, x(%rip))。

如果外部进程/硬件将x的值更改为x = 8之间的某个值，则会出现问题;和if(x == 8).我们希望else块可以工作，但不幸的是编译器已经删除了这部分。

现在，为了解决这个问题，在assembly。cpp中，让我们改变int x;到volatile int x;并快速查看生成的汇编代码:

main:
.LFB1594:
    subq    $104, %rsp   #,
    .seh_stackalloc 104
    .seh_endprologue
 # assembly.cpp:5: int main(){
    call    __main   #
 # assembly.cpp:7:     x = 8;
    movl    $8, x(%rip)  #, x
 # assembly.cpp:9:     if(x == 8)
    movl    x(%rip), %eax    # x, x.1_1
 # assembly.cpp:9:     if(x == 8)
    cmpl    $8, %eax     #, x.1_1
    je  .L11     #,
 # assembly.cpp:12:         sprintf(buf, "x is not 8\n");
    leaq    32(%rsp), %rcx   #, tmp93
    leaq    .LC0(%rip), %rdx     #,
    call    _ZL7sprintfPcPKcz.constprop.0    #
.L7:
 # assembly.cpp:14:     x=1000;
    movl    $1000, x(%rip)   #, x
 # assembly.cpp:15:     while(x > 5)
    movl    x(%rip), %eax    # x, x.3_15
    cmpl    $5, %eax     #, x.3_15
    jle .L8  #,
    .p2align 4,,10
.L9:
 # assembly.cpp:16:         x--;
    movl    x(%rip), %eax    # x, x.4_3
    subl    $1, %eax     #, _4
    movl    %eax, x(%rip)    # _4, x
 # assembly.cpp:15:     while(x > 5)
    movl    x(%rip), %eax    # x, x.3_2
    cmpl    $5, %eax     #, x.3_2
    jg  .L9  #,
.L8:
 # assembly.cpp:18: }
    xorl    %eax, %eax   #
    addq    $104, %rsp   #,
    ret 
.L11:
 # assembly.cpp:10:         printf("x is 8\n");
    leaq    .LC1(%rip), %rcx     #,
    call    _ZL6printfPKcz.constprop.1   #
    jmp .L7  #
    .seh_endproc
    .p2align 4,,15
    .def    _GLOBAL__sub_I_x;   .scl    3;  .type   32; .endef
    .seh_proc   _GLOBAL__sub_I_x

在这里，您可以看到生成了sprintf、printf和while循环的程序集代码。这样做的好处是，如果某个外部程序或硬件更改了x变量，那么将执行sprintf部分的代码。类似地，while循环也可以用于busy waiting now。

我想引用Herb Sutter在GotW #95中的一句话，这有助于理解volatile变量的含义:

C++ volatile variables (which have no analog in languages like C# and Java) are always beyond the scope of this and any other article about the memory model and synchronization. That’s because C++ volatile variables aren’t about threads or communication at all and don’t interact with those things. Rather, a C++ volatile variable should be viewed as portal into a different universe beyond the language — a memory location that by definition does not obey the language’s memory model because that memory location is accessed by hardware (e.g., written to by a daughter card), have more than one address, or is otherwise “strange” and beyond the language. So C++ volatile variables are universally an exception to every guideline about synchronization because are always inherently “racy” and unsynchronizable using the normal tools (mutexes, atomics, etc.) and more generally exist outside all normal of the language and compiler including that they generally cannot be optimized by the compiler (because the compiler isn’t allowed to know their semantics; a volatile int vi; may not behave anything like a normal int, and you can’t even assume that code like vi = 5; int read_back = vi; is guaranteed to result in read_back == 5, or that code like int i = vi; int j = vi; that reads vi twice will result in i == j which will not be true if vi is a hardware counter for example).