一、Volatile作用二、volatile关键字的应用场景1、自定义延时函数2、多线程共享的全局变量3、中断函数与主函数共享的全局变量4、硬件寄存器参考资料
一、Volatile作用
volatile 属于 C 语言的关键字，《C Primer Puls》 是这样解释关键字的：关键字是 C 语言的词汇，由于编译器不具备真正的智能，所以你必须用编译器能理解的术语表示你的意图。 开发者告诉编译器该变量是易变的，就是希望编译器去注意该变量的状态，时刻注意该变量是易变的，每次读取该变量的值都重新从内存中读取。
int i = 10;int main(void){ int a, b; a = i; ...//伪代码，里面不含有对 a 、 b 以及 i的操作 b = i; if(a == b){ printf("a = b"); } else { printf("a != b"); } return 0;}
如上代码，如果选择编译器优化，可能会被编译成如下代码（当然不是在 C 语言层面上优化，而是在汇编过程优化，只是使用 C 程序举例）：
int i = 10;int main(void){ int a, b; a = i; ...//伪代码，里面不含有对 a 、 b 以及 i的操作 b = i; printf("a = b"); return 0;}
因为在仅仅从 main 主函数来看，a == b 是必然的，那么在什么情况，a 和 b 不是必然相等呢？
i 是其他子线程与主线程共享的全局变量，其他子线程有可能修改 i 值；i 是中断函数与主函数共享的全局变量，中断函数有可能修改 i 值；i 属于硬件寄存器，CPU 可能通过硬件直接改变 i 的值（例如寄存器的标志位）
但是仔细想一想，好像我们都遇到过上述情况，也没有对相对应的变量使用 volatile 修饰呀？也没出现奇怪的问题呀？注意是在开启了编译器优化，编译器其实是默认不优化的，这对入门者是友好的，但是当进入企业开发中，我们可能选择了编译器优化，以减少可执行程序大小和提高性能，这时候我们就不得不去考虑编译器优化问题，如何启动编译器优化，我们结合 GCC 编译器和 keil 开发软件分析。
使用 GCC 编译器时，在编译命令加入 -On ; n: 0 ~ 3，数字代表优化等级，数字越大，优化级别越高。如：
gcc -O2 -O hello hello.c
使用 keil 软件，我们可以通过如下操作选择优化级别：
二、volatile关键字的应用场景
1、自定义延时函数#include
上面的代码主要是通过 CPU 不断进行无意义的操作达到延时的效果，这种操作如果不启用编译器优化是可以达到预期效果的，但是启用编译器优化就会被优化成如下效果（当然不是在 C 语言层面上优化，而是在汇编过程优化，只是使用 C 程序举例）：
#include
注意：实际上编译器在编译优化时甚至将这个延时函数优化没了。这个时候，delay 函数就起不了效果了，需要使用 volatile 修饰 val ；具体可见：GCC编译器优化空操作
2、多线程共享的全局变量多线程数据安全问题一直是系统编程常见的问题，为了解决这类问题，衍生出互斥锁、条件变量、临界区以及自旋锁等解决办法，如上都是为了线程数据同步，但是要做到线程数据同步，我们还需要注意一个编译器优化问题。 我们都知道，每一个线程虽然共享一个进程的资源，但是每个线程同样拥有自己的私有堆栈，保证每个线程函数中定义的局部变量相互之间不可见；线程间通信是十分简单的，其中一个十分常见的方式就是通过共享全局变量，全局变量对于每一个线程都是可见的，但是线程的每一次读写全局变量都是对全局变量直接操作吗，答案是否定的。例如下面这个操作（伪代码）：
//一个全局变量aint a = 1;int main(){ int b,c,d,e,f; //多次赋值 b = a; c = a; d = a; e = a; f = a; ....}void *child_pth_fun{ //子线程修改a值 a = 2; ......}
如果每次赋值都去内存中读入 a , 对于程序来说开销实在太大了，所以系统可能会在cpu的高速缓存中读取数据，加快程序执行效率，也正是因为优化原因，如果这个全局变量是多线程共享的，子线程可能在任意时刻改变 a 在内存中的值，但是主程序的高速缓存却是过去 a 的值，就可能出现数据未同步问题。
会出现什么问题、怎么解决此类问题、怎么去复现数据不同步问题。
3、中断函数与主函数共享的全局变量中断函数和主函数共享的全局变量需要使用 volatile 修饰的情况是相似的。
4、硬件寄存器什么叫硬件寄存器，学过硬件的同学应该不陌生，我们在做按键检测的时候是不是下面这种流程：（1）设置 GPIO 对应的寄存器配置成输入模式（2）不断地去访问 GPIO 电平标志寄存器（或者是一个寄存器的标志位）（3）根据寄存器值的某个二进制位确定当前引脚电平 那么有没有想过一个问题，是什么去改变硬件寄存器的值？其实，硬件寄存器上的值的是和底层电路相关的，硬件寄存器的值会影响电路，电路也会反过来影响硬件寄存器的值。 所以在这种情况下，编译器更不应该拷贝副本，而应该每次读写都从内存中读写，保证数据正确，声明成 volatile 可以防止出现数据出错问题。例如：
//GPIOE13 ---->LEDD7//GPIOA28 ----> KEY2//注意：裸机程序是直接在硬件上运行的程序，是不能使用标准C库。#define GPIOEALTFN0 (*(volatile unsigned int *)0xC001E020)#define GPIOEOUTENB (*(volatile unsigned int *)0xC001E004)#define GPIOEOUT (*(volatile unsigned int *)0xC001E000)#define GPIOAALTFN1 (*(volatile unsigned int *)0xC001A024)#define GPIOAOUTENB (*(volatile unsigned int *)0xC001A004)#define GPIOAPAD (*(volatile unsigned int *)0xC001A018)void _start(void) //gcc编译器中，裸机程序的入口是start，不是main{ GPIOEALTFN0 &= ~(3<<26); GPIOEOUTENB |= (1<<13); GPIOAALTFN1 &= ~(3<<24); GPIOAOUTENB &= ~(1<<28); while(1) { //读取GPIO引脚电平 if(!(GPIOAPAD & (1<<28))) GPIOEOUT &= ~(1<<13); else GPIOEOUT |= (1<<13); }}
这种情况加volatile的情况是最多的，比如stm32函数库底层的寄存器定义就是加了volatile的：
参考资料