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)

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。

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。

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。

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。