在我看来，你不应该对volatile期望太高。为了说明这一点，看看尼尔斯·派彭布林克(Nils Pipenbrinck)的高票数回答中的例子。

我想说，他的例子并不适用于volatile。Volatile只用于: 阻止编译器进行有用和理想的优化。这与线程安全、原子访问甚至内存顺序无关。

在这个例子中:

    void SendCommand (volatile MyHardwareGadget * gadget, int command, int data)
    {
      // wait while the gadget is busy:
      while (gadget->isbusy)
      {
        // do nothing here.
      }
      // set data first:
      gadget->data    = data;
      // writing the command starts the action:
      gadget->command = command;
    }

gadget->data = gadget->command = command之前的数据仅由编译器在编译后的代码中保证。在运行时，处理器仍然可能根据处理器架构对数据和命令分配进行重新排序。硬件可能会得到错误的数据(假设gadget映射到硬件I/O)。数据和命令分配之间需要内存屏障。

volatile在C语言中实际上是为了不自动缓存变量的值而存在的。它会告诉编译器不要缓存这个变量的值。因此，每次遇到给定的volatile变量时，它都会生成代码从主存中获取它的值。之所以使用这种机制，是因为该值在任何时候都可以被操作系统或任何中断修改。所以使用volatile可以帮助我们每次都重新访问值。

volatile的边缘用法如下。假设你想计算一个函数f的数值导数:

double der_f(double x)
{
    static const double h = 1e-3;
    return (f(x + h) - f(x)) / h;
}

问题是由于舍入误差，x+h-x通常不等于h。想想看:当你减去非常接近的数字时，你会丢失很多有效的数字，这可能会破坏导数的计算(想想1.00001 - 1)

double der_f2(double x)
{
    static const double h = 1e-3;
    double hh = x + h - x;
    return (f(x + hh) - f(x)) / hh;
}

但是根据您的平台和编译器开关的不同，该函数的第二行可能会被积极优化的编译器删除。所以你可以写

    volatile double hh = x + h;
    hh -= x;

强制编译器读取包含hh的内存位置，从而丧失最终的优化机会。

它有两个用途。这些在嵌入式开发中特别常用。

编译器不会优化使用volatile关键字定义的变量的函数 Volatile用于访问RAM、ROM等中的精确内存位置。这通常用于控制内存映射设备，访问CPU寄存器和定位特定的内存位置。

参见程序集清单示例。 回复:在嵌入式开发中使用C“volatile”关键字

参见Andrei Alexandrescu的文章，“volatile——多线程程序员最好的朋友”

The volatile keyword was devised to prevent compiler optimizations that might render code incorrect in the presence of certain asynchronous events. For example, if you declare a primitive variable as volatile, the compiler is not permitted to cache it in a register -- a common optimization that would be disastrous if that variable were shared among multiple threads. So the general rule is, if you have variables of primitive type that must be shared among multiple threads, declare those variables volatile. But you can actually do a lot more with this keyword: you can use it to catch code that is not thread safe, and you can do so at compile time. This article shows how it is done; the solution involves a simple smart pointer that also makes it easy to serialize critical sections of code.

本文适用于C和c++。

参见Scott Meyers和Andrei Alexandrescu的文章“c++和双重检查锁定的危险”:

So when dealing with some memory locations (e.g. memory mapped ports or memory referenced by ISRs [ Interrupt Service Routines ] ), some optimizations must be suspended. volatile exists for specifying special treatment for such locations, specifically: (1) the content of a volatile variable is "unstable" (can change by means unknown to the compiler), (2) all writes to volatile data are "observable" so they must be executed religiously, and (3) all operations on volatile data are executed in the sequence in which they appear in the source code. The first two rules ensure proper reading and writing. The last one allows implementation of I/O protocols that mix input and output. This is informally what C and C++'s volatile guarantees.

Volatile告诉编译器不要优化与Volatile变量有关的任何东西。

至少有三个常见的原因使用它，所有的情况下，变量的值可以改变，而不需要从可见代码的操作:

当您与改变值本身的硬件进行交互时 当另一个线程运行时也使用了该变量 当有一个可能改变变量值的信号处理程序时。

假设你有一小块硬件被映射到RAM的某个地方，它有两个地址:一个命令端口和一个数据端口:

typedef struct
{
  int command;
  int data;
  int isBusy;
} MyHardwareGadget;

现在你想要发送一些命令:

void SendCommand (MyHardwareGadget * gadget, int command, int data)
{
  // wait while the gadget is busy:
  while (gadget->isbusy)
  {
    // do nothing here.
  }
  // set data first:
  gadget->data    = data;
  // writing the command starts the action:
  gadget->command = command;
}

看起来很简单，但可能会失败，因为编译器可以随意更改数据和命令的写入顺序。这将导致我们的小工具使用之前的数据值发出命令。还可以看看busy循环中的wait。这个会被优化掉。编译器会尽量聪明，只读取一次isBusy的值，然后进入一个无限循环。这不是你想要的。

解决这个问题的方法是将指针gadget声明为volatile。这样编译器就会被强制执行你所写的内容。它不能删除内存赋值，不能在寄存器中缓存变量，也不能改变赋值的顺序

这是正确的版本:

void SendCommand (volatile MyHardwareGadget * gadget, int command, int data)
{
  // wait while the gadget is busy:
  while (gadget->isBusy)
  {
    // do nothing here.
  }
  // set data first:
  gadget->data    = data;
  // writing the command starts the action:
  gadget->command = command;
}