Reprint:C/C++ Volatile关键词深度剖析;

文章来源：http://hedengcheng.com/?p=725

https://www.cnblogs.com/god-of-death/p/7852394.html

此微博，引发了朋友们的大量讨论：赞同者有之；批评者有之；当然，更多的朋友，是希望我能更详细的解读C/C++ Volatile关键词，来佐证我的微博观点。而这，正是我写这篇博文的初衷：本文，将详细分析C/C++ Volatile关键词的功能 (有多种功能)、Volatile关键词在多线程编程中存在的问题、Volatile关键词与编译器/CPU的关系、C/C++ Volatile与Java Volatile的区别，以及Volatile关键词的起源，希望对大家更好的理解、使用C/C++ Volatile，有所帮助。

Volatile，词典上的解释为：易失的；易变的；易挥发的。那么用这个关键词修饰的C/C++变量，应该也能够体现出”易变”的特征。大部分人认识Volatile，也是从这个特征出发，而这也是本文揭秘的C/C++ Volatile的第一个特征。

Volatile：易变的

在介绍C/C++ Volatile关键词的”易变”性前，先让我们看看以下的两个代码片段，以及他们对应的汇编指令 (以下用例的汇编代码，均为VS 2008编译出来的Release版本)：

测试用例一：非Volatile变量

b = a + 1;这条语句，对应的汇编指令是：lea ecx, [eax + 1]。由于变量a，在前一条语句a = fn©执行时，被缓存在了寄存器eax中，因此b = a + 1；语句，可以直接使用仍旧在寄存器eax中的a，来进行计算，对应的也就是汇编：[eax + 1]。

测试用例二：Volatile变量

与测试用例一唯一的不同之处，是变量a被设置为volatile属性，一个小小的变化，带来的是汇编代码上很大的变化。a = fn©执行后，寄存器ecx中的a，被写回内存：mov dword ptr [esp+0Ch], ecx。然后，在执行b = a + 1；语句时，变量a有重新被从内存中读取出来：mov eax, dword ptr [esp + 0Ch]，而不再直接使用寄存器ecx中的内容。

小结

从以上的两个用例，就可以看出C/C++ Volatile关键词的第一个特性：易变性。所谓的易变性，在汇编层面反映出来，就是两条语句，下一条语句不会直接使用上一条语句对应的volatile变量的寄存器内容，而是重新从内存中读取。volatile的这个特性，相信也是大部分朋友所了解的特性。

在了解了C/C++ Volatile关键词的”易变”特性之后，再让我们接着继续来剖析Volatile的下一个特性：”不可优化”特性。

Volatile：不可优化的

与前面介绍的”易变”性类似，关于C/C++ Volatile关键词的第二个特性：”不可优化”性，也通过两个对比的代码片段来说明：

测试用例三：非Volatile变量

在这个用例中，非volatile变量a，b，c全部被编译器优化掉了 (optimize out)，因为编译器通过分析，发觉a，b，c三个变量是无用的，可以进行常量替换。最后的汇编代码相当简介，高效率。

测试用例四：Volatile变量

测试用例四，与测试用例三类似，不同之处在于，a，b，c三个变量，都是volatile变量。这个区别，反映到汇编语言中，就是三个变量仍旧存在，需要将三个变量从内存读入到寄存器之中，然后再调用printf()函数。

小结

从测试用例三、四，可以总结出C/C++ Volatile关键词的第二个特性：“不可优化”特性。volatile告诉编译器，不要对我这个变量进行各种激进的优化，甚至将变量直接消除，保证程序员写在代码中的指令，一定会被执行。相对于前面提到的第一个特性：”易变”性，”不可优化”特性可能知晓的人会相对少一些。但是，相对于下面提到的C/C++ Volatile的第三个特性，无论是”易变”性，还是”不可优化”性，都是Volatile关键词非常流行的概念。

---

Volatile关键词的第三个特性：”顺序性”，能够保证Volatile变量间的顺序性，编译器不会进行乱序优化。Volatile变量与非Volatile变量的顺序，编译器不保证顺序，可能会进行乱序优化。同时，C/C++ Volatile关键词，并不能用于构建happens-before语义，因此在进行多线程程序设计时，要小心使用volatile，不要掉入volatile变量的使用陷阱之中。