volatile关键字的作用是什么?在c++中它能解决什么问题?

就我而言,我从来没有明知肚明地需要它。


当前回答

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

其他回答

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。

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
);

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。

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。