volatile关键字

volatile

C/C++ 中的 volatile 关键字和 const 对应，用来修饰变量，通常用于建立语言级别的 memory barrier。这是 BS 在 "The C++ Programming Language" 对 volatile 修饰词的说明：

A volatile specifier is a hint to a compiler that an object may change its value in ways not specified by the language so that aggressive optimizations must be avoided.

• 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。
• 应对场景：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。这是因为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，就极有可能暂时使用寄存器中的值，此时这个变量由别的线程更新了的话，将出现不一致的现象
• 示例：int volatile vInt; 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的功能

• （1）volatile可理解为“编译器警告指示字”
• （2）volatile告诉编译器必须每次去内存中取变量值
• （3）volatile主要修饰可能被多个线程访问的变量
• （4）volatile也可以修饰可能被未知因数更改的变量

 const volatile int i=0;

const volatile int i=0;这是一个有趣的语句：

• 首先const修改i，其被定义为一个常量，不能更改，只能初始化( “const”含义是“请做为常量使用”，而并非“放心吧，那肯定是个常量”。)
• volatile也修饰了i，告诉编译器变量极有可能被未知因素更改，每次访问读值都有去内存取值( “volatile”的含义是“请不要做没谱的优化，这个值可能变掉的”，而并非“你可以修改这个值”。)

这两个使用并不矛盾，所以这里的i的属性是在本程序中，i应该是只读的，不应该被修改的，但是它也可能被外部的例如中断，共享的线程通过某种方式修改(如其他线程直接调用汇编去修改)，所以这里也不该被编译器优化，虽然它是只读的不该被修改的，但是它还是会改变，我们在本程序中使用的时候，还是要每次都去读它的值，这是一种“双重保险”。

因此，const和volatile放在一起的意义在于：

• （1）本程序段中不能对a作修改，任何修改都是非法的，或者至少是粗心，编译器应该报错，防止这种粗心；
• （2）另一个程序段则完全有可能修改，因此编译器最好不要做太激进的优化。

volatile 指针

和 const 修饰词类似，const 有常量指针和指针常量的说法，volatile 也有相应的概念：

• 修饰由指针指向的对象、数据是 const 或 volatile 的：

const char* cpch;  
volatile char* vpch;

指针自身的值——一个代表地址的整数变量，是 const 或 volatile 的：

char* const pchc;
char* volatile pchv;

volatile不能保证线程安全

• 对于非原子操作，即使有volatile修饰，但也不能保证线程安全：int volatile a = 0; void fun() { for (int j = 0; j < 100000; j++) ++a; } int main() { vector<thread> vec(10); for (int i = 0; i < 10; ++i) { vec[i] = thread(fun); } for (auto& it : vec) it.join(); cout << a << endl; }首先，代码中定义了一个volatile类型的整型变量a，声明为volatile后，说明对变量的访问是显示的，不能从编译器缓存中读取，必须从内存中读取，保证变量的正确性和可见性。

然后定义了一个函数fun()，该函数的作用是循环100000次，每次将变量a的值加1，这个操作是在不同的线程中进行的，因此可能会存在并发问题。

接下来，在主函数中，创建一个包含10个元素的向量vec，每个元素代表一个线程。在循环中，通过std::thread类的构造函数创建一个线程并将其存储在vec向量中。每个线程执行fun()函数，将变量a的值增加100000次。这个操作是在10个不同的线程中进行的，因此可能会产生并发问题。

为了保证对变量a的访问安全和正确，主线程使用join()函数等待所有的子线程都执行完毕后再输出变量a的值。这样可以确保在输出变量a之前，每一个子线程都已经完成了对变量a的修改操作，不会产生并发问题。

最后，主线程输出变量a的值，并且程序结束。

输出：

267423对于原子操作，volatile能够保证线程安全atomic<int> volatile a = 0;

输出

1000000

我正在参与2023腾讯技术创作特训营第三期有奖征文，组队打卡瓜分大奖！