声明一个volatile变量是什么意思？

许多低级程序使用volatile关键字来进行内存映射的类型等，但是我对其在后台真正执行操作感到困惑。换句话说，当编译器没有“优化”内存地址时，这意味着什么？

volatile 意味着其他一些处理器或I / O设备或某些东西可以将变量从您的下方更改。

使用普通变量，程序的步骤是唯一可以更改它的步骤。因此，举例来说，如果您5从变量中读取但未更改它，则该变量仍包含5。由于您可以依靠它，因此您的程序不必在下次要使用它时花时间再次读取该变量。C ++编译器很聪明，可以生成只记住的代码5。

但是您可以将其读取为5，然后系统可能会将数据从磁盘加载到该内存中，并将其更改为500。如果您希望程序读取新的值500，则需要编译器不要对使用先前读取的内容太聪明5。您需要告诉它每次都重新加载该值。就是volatile那样

比方
说5岁的孩子，假设您在一张桌子上放了一张大纸。在本文的一个角落，您写下正在进行的游戏的当前得分3 to 4。然后，您转到桌子的对面，开始写有关游戏的故事。您正在观看游戏的朋友会在游戏进行时更新该角点的分数。她擦除3 to 4并写作3 to 5。

当您将游戏得分添加到故事中时，您可以：

1. 写下您读过的最后一个乐谱3 to 4，快乐地假设它没有变化（或介意它没有变化），或
2. 走到桌子的另一侧以读取当前乐谱（恰好是3 to 5现在），然后往回走。这就是volatile变量的作用方式。

volatile 意味着两件事：

1. 变量的值可能会更改，而您的任何代码都不会更改它。因此，无论何时编译器读取该变量的值，都可能不会假定该变量与上次读取的变量相同，或假定它与存储的最后一个值相同，但必须再次读取。

2. 从易失性变量存储值的行为是“副作用”，可以从外部观察到，因此不允许编译器删除存储值的行为。例如，如果两个值连续存储，那么编译器实际上必须将该值存储两次。

举个例子：

i = 2; 
i = i; 

编译器必须存储第二个数字，读取变量i，并将其读取的变量存储到i中。

还有另一种情况：如果某个函数使用setjmp然后longjmp被调用，则该函数的所有易失性局部变量都将保证存储了最后一个值-非易失性局部变量不是这种情况。

抽象说明
C和C ++都具有抽象机的概念。当代码使用某个变量的值时，抽象机表示实现必须访问该变量的值。表单的代码statement_A; statement_B; statement_C;必须严格按照指定的顺序执行。这三个语句共有的表达式每次出现时都必须重新计算。

对于抽象机，给定语句序列statement_A; statement_B; statement_C;，实现必须首先statement_A完整地执行，然后再statement_B最后执行 statement_C。该实现不记得您已将age值分配为5。每个引用的语句都age必须访问该变量的值。

volatile如果实现根据抽象机规范严格执行C或C ++代码，则不需要关键字。C和C ++抽象机没有寄存器的概念，没有公共子表达式的概念，并且执行顺序严格。

两种语言也都有“如果”规则。只要该实现的行为就像已按照抽象机规范执行了所有事情，那么该实现就符合该标准。编译器可以假定非易失性变量在分配之间不会更改值。只要不违反as-if规则，就statement_A; statement_B; statement_C;可以通过执行的一部分statement_C，然后的一部分statement_A，然后的全部statement_B，然后的其余部分statement_A，最后执行的其余部分来实现该序列statement_C。

这些假设规则不适用于volatile变量。关于volatile变量和函数，实现必须完全按照您告诉它的操作去做，并且必须按照您告诉它做事的顺序去做。

抽象机器规范有一个缺点：很慢。与其他语言相比，C和C ++的一个积极方面是它们非常快。如果代码是针对这些抽象机执行的，则情况并非如此。在AS-如果规则是什么让C和C ++是如此之快。

ELI5答案

编译器未“优化”内存地址是什么意思？

“优化”内存地址是一个高级概念，这不在五岁儿童的能力范围之内。顺从的五岁孩子会完全按照您告诉他们的去做，不会多也不会少。使用volatile，您将告诉实现的实现就像是五个实现：没有思考，没有花哨的优化。取而代之的是，实现必须完全执行代码告诉它的操作。

（非易失性）提示编译器如何优化代码（从生成的汇编代码的角度来看）：

• 非易失性意味着您当前的编译器决定变量将位于何处或将变量-s的值传递给子例程的方式
  • 在固定的内存地址中
  • 在堆栈上[相对于处理器当前的堆栈指针]，
  • 在堆上[相对于处理器当前的基本指针]，
  • 在处理器寄存器中
  • ...
• volatile意味着编译器无法优化变量，因为主cpu-s控制之外的其他内容（即单独的io处理器）可以更改该值。

答案似乎很一致，但缺少要点。您告诉编译器您要分配空间，对于每次访问，读或写，都希望它执行该访问。由于某些原因，我们不希望它优化这些访问或该变量。

是的，原因之一是因为其他人可能会改变我们的价值。另一个原因是我们可能会为其他人更改该价值。有人是为我们更改它的人还是我们为之更改它的人可能是硬件/逻辑或软件。它通常用于定义对裸机嵌入式程序中的控制和状态寄存器的访问，以及对硬件的写入或读取。以及与软件对话的软件在其他答案中有所说明。

如果您试图定时一段代码，并且您不使用volatile，那么您还将看到volatile用于控制访问的时间和顺序，如果您不使用volatile，则仅需考虑有问题的变量（开始时间，结束时间和差值）。计算接近结束时，编译器可以随意移动任意一个时间测量值（而不是放置它们的位置），这并不是说它不能随时间变化，但是经验表明它不太可能。

有时，您会看到它过去只是用来消耗时间，一个基本的led指示灯，即裸机的世界，可能会使用volatile变量来计数，该变量计数很大，只是为了消耗时间让人眼看到led改变状态。然后，使用更高级的示例使用计时器或其他事件来消耗时间。