C的volatile关键字是一个限定符，在声明变量时将其应用于该变量。它告诉编译器变量的值可以随时更改-编译器在附近找到的代码不会采取任何操作。这意味着非常严重的。但是，在检查它们之前，让我们看一下语法。
C的易失关键字的语法
要声明变量volatile，请在变量定义的数据类型之前或之后包含关键字volatile。例如，这两个声明都将一个无符号的16位整数变量声明为易失性整数：
volatile uint16_t x;
uint16_t volatile y;
现在，事实证明，指向易失性变量的指针非常普遍，尤其是在内存映射的I / O寄存器中。这两个声明都将p_reg声明为一个易失的无符号8位整数的指针：
volatile uint8_t * p_reg;
uint8_t volatile * p_reg;
非易失性数据的易失性指针非常少见（我想我曾经使用过它们），但是我最好继续讲一下语法：
uint16_t * volatile p_x;
仅出于完整性考虑，如果您确实必须具有指向volatile变量的volatile指针，则可以这样编写：
uint16_t volatile * volatile p_y;
顺便说一句，有关如何选择在何处放置volatile以及为什么应将其放置在数据类型之后的详细说明（例如，int volatile * foo），请阅读Dan Sak的“函数中的顶级cv-Qualifiers”列参数”（嵌入式系统编程，2000年2月，第63页）。
最后，如果将volatile应用于结构或联合，则该结构或联合的全部内容都是易失的。如果您不希望出现这种情况，则可以将volatile限定符应用于结构或联合的各个成员。
正确使用C的易失性关键字
只要变量的值可能意外更改，就应将其声明为volatile。实际上，只有三种类型的变量可以更改：
- 1.内存映射外设寄存器
- 2.由中断服务程序修改的全局变量
- 3.由多线程应用程序中的多个任务访问的全局变量
我们将在以下各节中讨论每种情况。
外围寄存器
嵌入式系统包含真实的硬件，通常带有复杂的外围设备。这些外设包含其值可能与程序流异步更改的寄存器。举一个非常简单的例子，考虑一个8位状态寄存器，该寄存器被映射到地址0x1234。要求您轮询状态寄存器，直到状态寄存器变为非零为止。天真的和不正确的实现如下：
uint8_t * p_reg = (uint8_t *) 0x1234;
// Wait for register to read non-zero
do { ... } while (0 == *p_reg)
一旦打开编译器优化，该代码几乎肯定会失败。这是因为编译器将生成如下所示的汇编语言（此处为16位x86处理器）：
mov p_reg, #0x1234
mov a, @p_reg
loop:
...
bz loop
优化器的原理很简单：已经将变量的值读入累加器中（在汇编的第二行中），无需重新读取它，因为值将始终相同。因此，从组装的第三行开始，我们进入无限循环。为了强制编译器执行我们想要的操作，我们应该将声明修改为：
uint8_t volatile * p_reg =（uint8_t volatile *）0x1234;
现在，汇编语言如下所示：
mov p_reg, #0x1234
loop:
...
mov a, @p_reg
bz loop
因此实现了期望的行为。
当访问具有特殊属性的寄存器而不使用易失性声明时，会出现一些微妙的错误。例如，许多外设都包含寄存器，只需通过读取即可清除它们。在这些情况下，超出预期的额外（或更少）读取可能会导致非常意外的行为。
中断服务程序
中断服务例程通常设置在主线代码中测试的变量。例如，串行端口中断可以测试每个接收到的字符，以查看它是否是ETX字符（大概表示消息的结尾）。如果字符是ETX，则ISR可能会设置一个全局标志。一个不正确的实现可能是：
bool gb_etx_found = false;
void main()
{
...
while (!gb_etx_found)
{
// Wait
}
...
}
interrupt void rx_isr(void)
{
...
if (ETX == rx_char)
{
gb_etx_found = true;
}
...
}
[注意：我们不提倡使用全局变量；此代码使用一个使示例简短/清晰。]
关闭编译器优化后，此程序可能会运行。但是，任何一半不错的优化器都会“破坏”程序。问题是编译器不知道可以在ISR函数中更改gb_etx_found，这似乎从未被调用过。
就编译器而言，表达式！gb_ext_found在每次循环中都将具有相同的结果，因此，您永远都不想退出while循环。因此，while循环之后的所有代码都可以被优化器简单地删除。如果幸运的话，编译器将警告您。如果您很不幸（或者您还没有学会认真对待编译器警告），您的代码将惨遭失败。自然，责任归咎于“糟糕的优化器”。
解决方案是将变量gb_etx_found声明为volatile。之后，该程序将按预期工作。
多线程应用
尽管实时操作系统中存在队列，管道和其他可感知调度程序的通信机制，但RTOS任务仍可能会通过共享内存位置（即全局存储）交换信息。当您向代码中添加抢占式调度程序时，编译器不知道什么是上下文切换或何时发生切换。因此，异步修改共享全局的任务在概念上与上面讨论的ISR场景相同。因此，所有共享的全局对象（变量，内存缓冲区，硬件寄存器等）也必须声明为volatile，以防止编译器优化引入意外行为。例如，下面的代码询问麻烦：
uint8_t gn_bluetask_runs = 0;
void red_task (void)
{
while (4 < gn_bluetask_runs)
{
...
}
// Exit after 4 iterations of blue_task.
}
void blue_task (void)
{
for (;;)
{
...
gn_bluetask_runs++;
...
}
}
启用编译器的优化器后，该程序可能会失败。使用volatile声明gn_bluetask_runs是解决问题的正确方法。
[注意：我们不提倡使用全局变量；该代码使用了全局变量，因为它正在解释易失性变量和全局变量之间的关系。]
[警告：还需要保护任务和ISR共享的全局变量不受竞争条件的影响，例如通过互斥。]
最后的想法
一些编译器允许您隐式地将所有变量声明为volatile。抵制这种诱惑，因为它本质上是思想的替代品。这也可能导致代码效率降低。
另外，当遇到意外的程序行为时，请不要试图怪罪于优化器或将其关闭。现代的C / C ++优化器是如此出色，以至于我不记得上次遇到优化错误了。相反，我经常遇到程序员使用volatile的失败。
如果为您提供了一些易懂的代码来“修复”，请对volatile执行grep。如果grep空了，这里给出的示例可能是开始查找问题的好地方。