C语言变量修饰符`volatile`的含义和需要注意的地方

问题引出

在嵌入式开发中，对于指向寄存器的指针，前面常常加上修饰符volatile，比如下面的代码：

static volatile unsigned int *CCM_CCGR1;

这个指针指向IMX6ULL的寄存器CCM_CCGR1，前面用了修饰符volatile，下面是详细解读。

volatile关键字概述

在C语言中，关键字 volatile 是一种类型修饰符，表示所修饰的变量可能在程序的控制流之外被修改，通常用于硬件寄存器、信号处理程序或者多线程的共享变量等场景。它告诉编译器不要对该变量的读写操作进行优化。

在上下文中的意义：

在代码中，CCM_CCGR1 是指向硬件寄存器的指针。这些指针指向的寄存器的值可能在程序之外由硬件修改，比如时钟控制或其他外设配置。通过添加 volatile 修饰符，可以确保每次访问该变量时，程序都会重新从寄存器地址读取值，而不是使用编译器可能优化存储的缓存值。

volatile 的关键作用：

1. 防止编译器优化：
   编译器通常会优化代码，将变量存储在寄存器中而不是每次都访问内存。加了 volatile 后，编译器不会对该变量进行此类优化，每次都从变量所在的实际地址读取或写入值。

2. 确保数据的即时性：
   如果变量的值是由外部事件（如硬件、其他线程）改变的，加上 volatile 后，编译器会确保对该变量的访问始终获取最新的值。

3. 典型应用场景：

   • 硬件寄存器： 像代码中的 CCM_CCGR1，其值是由硬件控制，可能随时改变。
   • 中断处理程序： 中断可能会修改某些全局变量。
   • 多线程环境： 多线程间共享的变量可能会被其他线程修改。

示例说明：

int value = 0;             // 非volatile变量
volatile int flag = 0;     // volatile变量

void func(void)
{
    while (!flag)          // 如果没有volatile，编译器可能优化为死循环
    {
        // 编译器可能认为flag不会被修改，而优化掉重复读取
    }
    // 当flag被硬件或其他程序修改后，带volatile的flag能反映最新值
}

在代码中的意义

static volatile unsigned int *CCM_CCGR1;

表示 CCM_CCGR1 是一个指向硬件寄存器的指针，由于硬件寄存器的值可能随时发生变化，使用 volatile 确保每次访问时都读取最新值。

特别注意：volatile的位置不一样，意义也不一样

volatile 修饰的不同位置会对代码的含义产生不同影响：

1. 修饰指针指向的内容：

   volatile unsigned int *ptr;
   

   表示 ptr 所指向的地址（寄存器的值）是易变的，每次访问时都会重新读取该地址的值。

2. 修饰指针变量：

   unsigned int *volatile ptr;
   

   表示 ptr 这个指针变量本身是易变的，编译器不能优化对 ptr 本身的访问，每次都要重新读取指针的值。

在这个地方，显然指针所指向的内容是易变的，而指针变量本身不是易变的，所以volatile的位置在前方，所以要用1中的代码。