原创 Volatile关键字的说明

PC指针运行到第一个函数的时候（rIn = sensor ();），rIn=99；rout=2.5；

PC指针运行到第二个函数的时候（  rOut = PIDCalc (&sPID,rIn );）rIn=99；rout=99；

PC指针运行到第三个函数的时候（rOut=actuator ( rOut );）rIn=99；rout=2；

在中间时刻rout值出现很大的误差这是为啥呢？

第一反应是KEIL代码优化的结果。KEIL默认优化等级是8级，我们选择0级，也就是不优化。

看图片，在第二个函数的时候，rout没有出现99的值，这才是对的。

你也可以在rout变量定义前加入Volatile关键字，告诉编译器，每次重新从变量地址中读取数值，而不是数值副本，或者说是数据的寄存器，也就是让编译器不要优化这段代码。我在程序添加了t=1,2,3，这几句，你可以自己试试看看没有Volatile关键字，单步执行，会出现什么情况。

你也可以使用全局变量，这样编译器也不会优化rout 了。

具体原因请看下面分析，我摘抄了几段网上文章，我认为你可以看懂的啊。

http://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/06/24/1764231.html

volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。

下面举例说明。在DSP开发中，经常需要等待某个事件的触发，所以经常会写出这样的程序：
short flag;
void test()
{
do1();
while(flag==0);
do2();
}

    这段程序等待内存变量flag的值变为1(怀疑此处是0,有点疑问,)之后才运行do2()。变量flag的值由别的程序更改，这个程序可能是某个硬件中断服务程序。例如：如果某个按钮按下的话，就会对DSP产生中断，在按键中断程序中修改flag为1，这样上面的程序就能够得以继续运行。但是，编译器并不知道flag的值会被别的程序修改，因此在它进行优化的时候，可能会把flag的值先读入某个寄存器，然后等待那个寄存器变为1。如果不幸进行了这样的优化，那么while循环就变成了死循环，因为寄存器的内容不可能被中断服务程序修改。为了让程序每次都读取真正flag变量的值，就需要定义为如下形式：
volatile short flag;
    需要注意的是，没有volatile也可能能正常运行，但是可能修改了编译器的优化级别之后就又不能正常运行了。因此经常会出现debug版本正常，但是release版本却不能正常的问题。所以为了安全起见，只要是等待别的程序修改某个变量的话，就加上volatile关键字。

volatile的本意是“易变的”
      由于访问寄存器的速度要快过RAM，所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。

比如：
static int i=0;
int main(void)
{
...
while (1)
{
if (i) do_something();
}
}
/* Interrupt service routine. */
void ISR_2(void)
{
i=1;
}
    程序的本意是希望ISR_2中断产生时，在main当中调用do_something函数，但是，由于编译器判断在main函数里面没有修改过i，因此可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作，然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”，导致do_something永远也不会被调用。如果变量加上volatile修饰，则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化（肯定执行）。此例中i也应该如此说明。
    一般说来，volatile用在如下的几个地方：
1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile；
2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；
3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义；
另外，以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性（相互关联的几个标志读了一半被打断了重写），在1中可以通过关中断来实现，2中可以禁止任务调度，3中则只能依靠硬件的良好设计了。

http://www.chsi.com.cn/xy/com/200906/20090610/25512445.html

volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改。

用volatile关键字声明的变量i每一次被访问时，执行部件都会从i相应的内存单元中取出i的值。 

没有用volatile关键字声明的变量i在被访问的时候可能直接从cpu的寄存器中取值（因为之前i被访问过，也就是说之前就从内存中取出i的值保存到某个寄存器中），之所以直接从寄存器中取值，而不去内存中取值，是因为编译器优化代码的结果（访问cpu寄存器比访问ram快的多）。

 
以上两种情况的区别在于被编译成汇编代码之后，两者是不一样的。之所以这样做是因为变量i可能会经常变化，保证对特殊地址的稳定访问。 
volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。 
使用该关键字的例子如下： 
int volatile nVint; 
当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。 
例如： 
volatile int i=10; 
int a = i; 
... 
//其他代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操作 
int b = i; 
volatile 指出 i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是，由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在b中，而不是重新从i里面读。这样一来，如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。 
　　注意，在vc6中，一般调试模式没有进行代码优化，所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码，测试有无volatile关键字，对程序最终代码的影响： 
首先，用classwizard建一个win32 console工程，插入一个voltest.cpp文件，输入下面的代码： 
＃i nclude <stdio.h> 
void main() 
{ 
　　int i=10; 
　　int a = i; 
　　printf("i= %dn",a); 
　　//下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值，但是又不让编译器知道 
　　__asm { 
　　mov dword ptr [ebp-4], 20h 
　  } 
　　int b = i; 
　　printf("i= %dn",b); 
} 
然后，在调试版本模式运行程序，输出结果如下： 
　　i = 10 
　　i = 32 
然后，在release版本模式运行程序，输出结果如下： 
　　i = 10 
　　i = 10 

输出的结果明显表明，release模式下，编译器对代码进行了优化，第二次没有输出正确的i值。 
下面，我们把 i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化： 

＃i nclude <stdio.h> 
void main() 
　{ 
　　volatile int i=10; 
　　int a = i; 
　　printf("i= %dn",a); 
　　__asm { 
　　mov dword ptr [ebp-4], 20h 
　　} 
　　int b = i; 
　　printf("i= %dn",b); 
　} 
分别在调试版本和release版本运行程序，输出都是： 
　　i = 10 
　　i = 32 
这说明这个关键字发挥了它的作用！

http://hi.baidu.com/chcwdpwnofeqtze/item/5685770d6c544131a3332a93，也是一篇很好的文章，读者自己看，

如果链接不可以打开，你google，按照下图片。

最后附上KEIL中优化级别的意思。

Keil C51中的优化级别及优化作用

级别 说明
0   常数合并：编译器预先计算结果，尽可能用常数代替表达式。包括运行地址计算。
    优化简单访问：编译器优化访问8051系统的内部数据和位地址。
    跳转优化：编译器总是扩展跳转到最终目标，多级跳转指令被删除。

1   死代码删除：没用的代码段被删除。
    拒绝跳转：严密的检查条件跳转，以确定是否可以倒置测试逻辑来改进或删除。

2   数据覆盖：适合静态覆盖的数据和位段被确定，并内部标识。BL51连接/定位器可以通过

    全局数据流分析，选择可被覆盖的段。

3   窥孔优化：清除多余的MOV指令。这包括不必要的从存储区加载和常数加载操作。

    当存储空间或执行时间可节省时，用简单操作代替复杂操作。

4   寄存器变量：如有可能，自动变量和函数参数分配到寄存器上。为这些变量保留的存储区     就省略了。
    优化扩展访问：IDATA、XDATA、PDATA和CODE的变量直接包含在操作中。在多数时间没必     要使用中间寄存器。
    局部公共子表达式删除：如果用一个表达式重复进行相同的计算，则保存第一次计算结       果，后面有可能就用这结果。多余的计算就被删除。
    Case/Switch优化：包含SWITCH和CASE的代码优化为跳转表或跳转队列。

5   全局公共子表达式删除：一个函数内相同的子表达式有可能就只计算一次。中间结果保存     在寄存器中，在一个新的计算中使用。
    简单循环优化：用一个常数填充存储区的循环程序被修改和优化。

6   循环优化：如果结果程序代码更快和有效则程序对循环进行优化。

7   扩展索引访问优化：适当时对寄存器变量用DPTR。对指针和数组访问进行执行速度和代       码大小优化。

8   公共尾部合并：当一个函数有多个调用，一些设置代码可以复用，因此减少程序大小 。

9   公共块子程序：检测循环指令序列，并转换成子程序。Cx51甚至重排代码以得到更大的循     环序列。