详解volatile 关键字

一、前言

1. 编译器优化介绍

• 硬件优化：

  • 内存访问速度低于 CPU 处理速度，使用硬件高速缓存（Cache）加速内存访问。
  • 现代 CPU 指令可以乱序执行，以充分利用指令流水线，提高执行速度。

• 软件优化：

  • 程序员优化：在编写代码时进行优化。
  • 编译器优化：
    • 将内存变量缓存到寄存器。
    • 调整指令顺序，充分利用 CPU 指令流水线，如重新排序读写指令。
    • 对常规内存进行优化时，这些优化通常是透明且高效的。

• 内存屏障：

  • 解决编译器优化或硬件重新排序引起的问题。
  • 内存屏障确保特定顺序执行的操作之间的顺序性。
  • Linux 提供了一个宏函数 void Barrier(void)，通知编译器插入一个内存屏障（仅对编译器有效，对硬件无效）。

2. volatile 关键字

• 数据流分析：
  • 编译器技术，通过分析程序中变量的赋值、使用和失效位置，进行常量合并、传播等优化。
  • 有时这些优化不符合程序需求，此时使用 volatile 关键字禁止这些优化。

二、volatile 详解

1. volatile 的定义和作用

• 定义：“易变的”。