前言

（1）volatile 關鍵字作為嵌入式面試的常考點，很多人都不是很了解，或者說一知半解。
（2）可能有些人會說了，volatile 關鍵字不就是防止編譯器優化的嗎？有啥好詳細講解的？那么，我就反問一句，為什么要防止編譯器優化，編譯器優化什么？編譯器優化之后會產生什么問題？
（3）今天我就來詳細解答一下這些疑惑。

軟件延時所造成的bug

（1）在初學51單片機的時候，我們都是使用軟件延時，例如下面是STC89，12MHZ晶振的1ms的軟件延時。
（2）有些人說，這樣寫延時可以啊，沒有問題。但是，假如你在MSP430中這樣寫，一定會產生bug。你會發現，軟件延時沒效果。
（3）這個時候，有些人會告訴你，要讓CCS的編輯優化等級降低然后就可以了。
（4）這是為什么呢？如下代碼，編譯會發現，這就是讓兩個變量進行自減，于是編譯器自作主張，認為這是沒有意義的代碼，并且將其刪除。于是，你看匯編代碼會發現，這里沒有進行自減操作。
（5）但是，如果你加上volatile 關鍵字，就會發現，軟件延時能夠正常運行。這個是為什么呢？volatile 關鍵字會告訴編譯器，這個變量你沒有權限動，你不要擅自主張的進行優化。
（6）因此，我們可以知道，volatile 關鍵字其實就是告訴編譯器，不要對變量進行優化。

void Delay1ms()		//@12.000MHz
{unsigned char i, j;//加上volatile 關鍵字//volatile unsigned char i, j;i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);
}

外設寄存器被異步修改所產生的bug

（1）假設我們現在有一個外設寄存器叫做ExternalDevice ，這個寄存器會自動減少，地址為0x1000。（例如定時器的計數器就會自己增加或減少）
（2）現在我們要等ExternalDevice 寄存器值變成0的時候，再進行一些操作。
（3）但是你實際跑的時候會發現，這個地方要么無法阻塞，要么永遠阻塞。這是為什么呢？編譯器是不知道ExternalDevice這個變量是一個寄存器的，也不知道他最終是怎么變化的。所以他就會認為，這個地方是一個不變的變量進行反復判斷。他就會把while()這一行代碼刪除，認為是沒有意義的。
（4）于是我們需要加上volatile 告訴編譯器，這個東西你別動。

int main()
{//下面這三種寫法是等價的//int volatile *ExternalDevice = (uint8_t volatile *)0x1000;  //volatile int *ExternalDevice = (uint8_t volatile *)0x1000; //volatile int *ExternalDevice = (volatile uint8_t *)0x1000; int *ExternalDevice = (uint8_t *)0x1000;  // 假設外設寄存器的地址是 0x1000while(*ExternalDevice == 0); //等待這個外設寄存器的值變成0再進行操作
}

全局變量在中斷和正常運行的程序存在競爭問題

（1）比如群友給出一個這樣的代碼，發現一直無法實現點燈。感到非常的疑惑。
（2）這個地方就涉及到全局變量在中斷和正常運行的程序存在競爭問題。我們會發現，中斷程序和主函數里面都調用了全局變量a。但是，我們要知道，編譯器是無法知道運行態的情況的，他只能夠進行靜態優化。
（3）比如這里，編譯器他會認為，變量a的賦值是0。然后主函數里面的while()判斷是判斷他是否為0。這個時候，他無法查看到串口中斷的情況，就會認為，你就是要進行一個死循環。所以，最終這個程序最終會卡死在while(a == 0);這里。
（4）因此我們要將a加上volatile 關鍵字。

多線程共享變量

（1）當我們上了操作系統之后，都是會跑多線程的。
（2）但是跑多線程，就會存在一個問題，我們很可能會讓一個變量讓多個線程之間共享。例如，下面我們需要創建兩個線程，一個是GUI圖像顯示，一個是按鍵掃描。他們都需要共享要給變量key_num。這個時候，編譯器無法知道key_num什么時候會進行改變，所以他可能就會想，既然我不知道，我就不要他。所以，我們需要加上volatile 關鍵字，告訴編譯器，這里不要搞騷操作

uint8_t key_num;
//線程1
void GUI()
{while(1){switch(key_num){case key_short_down://...break;case key_long_down://...break;case key_up://...break;}}
}
//線程2
void key_scanf()
{while(1){if(key_Pin == HIGH) key_num = key_up;else if(key_time < 2000) key_num = key_short_down;else  key_num = key_short_down;}
}
void main()
{register_task(GUI);register_task(key_scanf);while(1);
}

總結

（1）volatile 關鍵字本質就是編譯器防止優化。但是我們也要明白，為什么編譯器會進行優化。知道這個以后，我們才能夠更好的使用volatile 關鍵字。