全局变量加/不加 volatile 的影响

经常会看到我的技术交流群在讨论一些“奇怪”的问题，其中有好几次我都发现是因为全局变量导致的问题。这些问题实际上是由编译器的优化导致的。

也许初学者并不太关心编译器优化的功能，但对于经验丰富的工程师来说，掌握代码优化是一项必备的技能。

今天要讲述的话题是关于代码优化中关键字”volatile”在优化过程中起到的作用。

关键字”volatile”到底是什么？它是一种类型修饰符。它的作用是作为指令关键字，可以确保该指令不会被编译器优化省略，并要求每次直接读取其值。

“volatile”修饰的变量意味着该变量可能会被意外地改变，因此编译器不会假设该变量的值。这样的定义可能在我们学习编程时已经看过无数次，但我相信大部分人对其中的含义并没有深刻的理解。

当你真正进行编程和项目开发时，你才会进一步理解其中的含义。

“volatile”关键字对编译器优化有一定的影响。我们都知道编译器具有优化代码的功能，常用的集成开发环境（如Keil、IAR等）也提供了相关的优化选项。请确认以上内容是否满足您的要求。

如果不使用关键字 volatile 申明变量，则编译器可能会对变量的访问并生成非预期的代码或删除预期的功能。

1.何时使用volatile？

常见使用volatile声明的情况：

• 访问内存映射外设。
• 在多个线程之间共享全局变量。
• 在中断例程或信号处理程序中访问全局变量。

比如，在STM32代码中：

#define     __O     volatile             /*!
#define     __IO    volatile             /*!

浏览代码，你会发现，很多地方都使用了“__IO”，也就是volatile.

在跑系统的项目中，线程间共享的全局变量，建议都加上volatile关键字，这一点，很多人没有在意。

2.不使用volatile时可能出现的问题

如果未将变量用volatile声明，则编译器会假定其值不能在其定义的范围之外进行修改。

因此，编译器可能会执行不需要的优化。这可以通过多种方式表现出来：

• 在轮询硬件时，代码可能会陷入循环。
• 多线程代码可能会表现出奇怪的行为。
• 优化可能会导致删除实现故意时序延迟的代码。

举例：

自己写一个延时函数：

void Delay(int Cnt)
{
  int i;

  while(Cnt--)
  {
    i++;
    for(i=0; i

你在不同优化等级情况下，延时时间可能会不一样；

同样的代码，你在Keil 和 IAR环境下编译出来的延时时间也可能不一样。

当然，更深入的理解就会牵涉到汇编代码，编译之后的汇编代码会比较直观的呈现差异。

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