C++——volatile关键字的学习

首先声明一点，本文是关于volatile关键字的学习，学习内容主要是来自一些大牛的网络博客。

一篇是何登成先生的C/C++ Volatile关键词深度剖析（http://hedengcheng.com/?p=725）

一篇是chao_yu的C/C++中volatile关键字详解（https://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/07/14/1777432.html）

还有一篇来自于官方文档（https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/cv）

本文旨在于学习和记录，因此会有一些内容直接抄的上述博客，向上述博客大牛致以崇高的敬意。特此声明。

　　在看代码的时候，发现有使用volatile的关键字，但是一知半解，因此搜索了一些关于volatile的相关资料。总结（摘抄）如下：

1. CV类型限定符中，const被定义为常类型，volatile 被定义为易变的类型。

const 对象——类型为 const-qualified 的对象，或 const 对象的非 mutable 子对象。这种对象不能修改：尝试直接这么做是编译时错误，且尝试间接这么做（例如通过到非 const 类型的引用或指针修改 const 对象）导致未定义行为。

volatile 对象——类型为 volatile-qualified 的对象，或 volatile 对象的子对象，或 const volatile 对象的 mutable 子对象。通过 volatile 限定类型泛左值表达式的每次访问（读或写操作、成员函数调用等）都被当作对于优化目的的可见副效应（即在执行的单一线程内， volatile 访问不能被优化掉或者与另一先序或后序于该 volatile 访问的可见副效应重排序。这使得 volatile 对象适用于与信号处理函数的交流，但不适于与另一执行线程交流，参阅 std::memory_order ）。试图通过非 volatile 泛左值引用 volatile 对象（例如，通过到非 volatile 类型的引用或指针）会导致未定义行为。

const volatile 对象——类型为 const-volatile-qualified 的对象， const volatile 对象的非 mutable 子对象， volatile 对象的 const 子对象，或非 mutable 对象的 const 子对象。表现同 const 对象与 volatile 对象两者。

2.volatile的特性

2.1 易变性。 在汇编层面观察，两条语句，下一条语句不会直接使用上一条语句对应的volatile变量的寄存器内容，而是直接从内存中读取。

2.2 不可优化性。volatile告诉编译器，不要对我这个变量进行各种激进的优化，甚至将变量直接消除，保证程序员写在代码中的指令，一定会被执行。相对于前面提到的第一个特性：”易变”性，”不可优化”特性可能知晓的人会相对少一些。

2.3 顺序性。C/C++ Volatile关键词前面提到的两个特性，让Volatile经常被解读为一个为多线程而生的关键词：一个全局变量，会被多线程同时访问/修改，那么线程内部，就不能假设此变量的不变性，并且基于此假设，来做一些程序设计。当然，这样的假设，本身并没有什么问题，多线程编程，并发访问/修改的全局变量，通常都会建议加上Volatile关键词修饰，来防止C/C++编译器进行不必要的优化。

3.总结

C/C++ Volatile关键词的第三个特性：”顺序性”，能够保证Volatile变量间的顺序性，编译器不会进行乱序优化。Volatile变量与非Volatile变量的顺序，编译器不保证顺序，可能会进行乱序优化。同时，C/C++ Volatile关键词，并不能用于构建happens-before语义，因此在进行多线程程序设计时，要小心使用volatile，不要掉入volatile变量的使用陷阱之中。