我最近一直在自学嵌入式系统编程。我观察到声明变量时关键字volatile 限定符的使用率相当高？
在嵌入式系统编程中声明变量时volatile有什么意义？
基本上什么时候应该使用关键字。我确实读过一些关于编译器优化和关键字使用的内容。还有一些与内存映射寄存器有关的东西。
例如，我读过这个StackOverflow post，但我不明白它是如何应用于嵌入式环境的。更具体地说，我不明白什么时候应该使用关键字。我确实读过一些关于编译器优化和关键字使用的内容。还有一些与内存映射寄存器有关的东西，但我不明白什么时候使用它。
【问题讨论】：
让我们看一个例子。当您查看 PIC 微控制器的 C 头文件时，您会看到许多元素被声明为 volatile：
extern volatile unsigned char PORTB @ 0x006;
如您所读，volatile 关键字禁用编译器优化。假设您编写了一个执行以下操作的程序：
PORTB = 0x00; // set all of port B low
while (PORTB == 0x00); // wait for any pin to get high
// do something else
当编译器优化此代码时，它会将第二行识别为无限循环：条件为真且在其主体内永远不会为假。因此，无限循环之后的所有内容都不需要编译，因为它永远不会运行。因此，编译器可能决定不在生成的汇编代码中包含该部分代码。
但是，这个PORTB 实际上链接到一个物理端口。它是一个硬件端口，其值可能会被外部电路改变。这意味着尽管循环似乎是无限的，但它并非必须如此。编译器不可能知道这一点。
这就是volatile 的用武之地。当PORTB 被声明为volatile 时，编译器不会根据PORTB 的推理进行任何优化。它会假设它的值可能随时被外部因素改变。
【讨论】：
在嵌入式系统领域，volatile 关键字的关键方面之一是它表示一个随时可能改变的变量（例如外部/硬件数据输入 - 例如 ADC），因此编译器不得优化使用。
但具体来说，当与控制寄存器一起使用时，它表明读取访问实际上可能会更改数据！
作为一般经验法则，我建议在以下所有内容中使用 volatile 限定符：
注意：访问volatile 不一定是原子的，因此您必须了解您的硬件和代码结构。
【讨论】：
volatile 关键字主要用于告诉编译器变量的值可能随时更改。它还告诉编译器不要对变量应用优化。我不是这方面的专家，但下面是我过去提到的很好的参考。
volatile 是在声明变量时应用于变量的限定符。它告诉编译器变量的值可能随时改变——编译器在附近找到的代码不会采取任何行动。这带来的影响是相当严重的。不过，在我们检查它们之前，让我们先看看语法。
参考：
【讨论】：
让我换个角度来看，它与 const 关键字完全相反。 当编译器遇到任何变量的 const 限定符时，它会检查是否有任何函数或语句在初始化后被修改。因此标记错误。
Volatile 正好相反，这个变量可以被任何函数改变。因此编译器不应用优化。
由于使用中断，您主要在嵌入式系统编程中看到这一点，并且某些编程逻辑结构似乎是多余的。
【讨论】：
volatile 是正交的。
虽然关于优化的陈述是正确的，但对我来说似乎有点不清楚。这是真正发生的事情。
如果您不使用 volatile 关键字，C 可能会将该变量优化到它当时不使用的寄存器中。这将减少汇编指令，代码将执行得更快。
例如，考虑以下...
extern int my_port; // my_port is defined in a different module somewhere
// presumably a memory mapped hardware port
while (my_port > 0) {so stuff}
编译器可能决定只在实际的 while 语句之前将 my_port 读入寄存器一次，然后每次测试 my_port 时它都会查看寄存器而不是内存位置。
但是，如果 my_port 是硬件端口，则端口可能会改变，但寄存器不会改变，while 条件也不会改变。
循环变量（寄存器）将与实际变量（my_port）“异相”。
因此需要关键字 volatile。
Volatile 告诉 C，“不要将此变量优化为 reg，而是在每次需要时读取它。”
生成的指令更多，代码有点慢，但总是准确的。
【讨论】：