Compiler optimization and the volatile keyword

Compiler optimization and the volatile keyword

【每天学个编译器小知识】

面试的时候，很多面试官，en，会问，volatile有啥用啊？今天我们就来了基于ARM架构，聊聊在ARMv7/v8架构上，volatile到底是什么东西。

在编译器配置较高优化级别的时候，可能程序中会出现一些问题，这些问题在较低的优化不太明显，volatile易失性限定符可以告诉编译器，不要对该变量做过多的优化。这种优化可以通过以下场景复现：

• 在轮询的时候，代码可能会卡在循环中

• 多线程代码出现奇怪的行为

• 一些人为的延迟代码被优化掉。

volatile标记会被编译器识别，可以在实现外部随时修改变量，例如操作系统、其他执行线程（中断、信号处理）或硬件，这样就间接给这个变量增加了一个保护，外部随时修改的变量是可能被外面更改的，因此每次在代码中引用该值的时候，需要从内存中去读取，而不是缓存到寄存器中。（将某个变量缓存到寄存器里面是ARM处理器的一种优化手段）。在实现睡眠和计时延迟的上下文，需要将变量声明为volatile告诉编译器需要特定类型的行为。

The two versions of the routine differ only in the way that buffer_full is declared. The first routine version is incorrect. Notice that the variable buffer_full is not qualified as volatile in this version. In contrast, the second version of the routine shows the same loop where buffer_full is correctly qualified as volatile.

Nonvolatile version of buffer loop	Volatile version of buffer loop

Table 13 shows the corresponding disassembly of the machine code produced by the compiler for each of the sample versions in Table 8, where the C code for each implementation has been compiled using the option -O2.

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如果采用-O2的优化等级，还是看出差异了，左边的r1寄存器被load了r1的值，之后就没有再load了，然后就在L1.12的分支里面无限循环。而在加了volatile的版本，每次都要LDR这个值。

要注意以下情况需要volatile：

• 访问内存映射的外围设备

• 在多个线程中共享的全局变量

• 在中断程序或者信号处理中访问的全局变量

Ref

https://developer.arm.com/documentation/dui0472/c/compiler-coding-practices/compiler-optimization-and-the-volatile-keyword