Day 18 的文章提到 volatile 的意義是告訴編譯器不要讀暫存器上的快取值，因為該變數值隨時可能被外部改變。

這包含以下三種情況：

1. 使用硬體暫存器
2. 中斷服務常式 ISR
3. 多執行緒共用變數

在理解基本使用方法後，本篇文章緊接著來看延伸問題。

變數是否可同時為 const 也是 volatile？

回顧 Day 6 文章中我們說：const 代表宣告後不能改變其值。

好，所以：

• const 代表變數不能被改變值。
• volatile 又說變數的值可能隨時被改。

所以這個變數值到底會不會被改變？

要釐清這點，我們首先得理解是「誰」在改變變數。

const 是說「程式碼」不應該改變變數的值，所以如：

const int a = 10;
a = 5;

已經賦值為 10 的變數 a 被「程式碼」改為 5 會報錯。

至於 volatile 代表的是值可能被「程式碼外部」改變，例如：

volatile int flag = 0; 

__interrupt void my_isr(void) {
    flag = 1;
}

int main() {
    while (1) {
        // ...
    }
    return 0;
}

要改變這裡的 flag 得由 __interrupt void my_isr，而 __interrupt void my_isr 是「中斷」呼叫，而不是被 main() 寫的程式碼呼叫，所以改變 flag 的是中斷，而不是我寫的程式。

總而言之：

• const 管的是人類，告訴開發者人員「不要在程式裡面去改變這個變數」。
• volatile 管的是編譯器，告訴編譯器「這個變數可能被程式外的東西改變」。

所以如果兩個關鍵字一起寫，例如：

const volatile int status_reg;

或者：

volatile const int status_reg;

代表 status_reg 變數不能被人類開發者改值，但是可能被程式碼以外的東西如硬體、ISR 或執行緒改值，請編譯器不要只讀快取值。

指標能否為 volatile？

可以！而且還分成三種情況：

1. 指標非 volatile、變數 volatile。
2. 指標 volatile、變數非 volatile。
3. 指標跟變數都是 volatile。

指標非 volatile、變數 volatile

volatile 修飾的是變數，表示該變數的值可能隨時被外部改變、但指標沒有被外部改成指向別的地方，例如：

volatile int var = 20;

volatile int* ptr = &var;

在此範例中，var 的值隨時可能被外部改成不是 20，但 ptr 指向的記憶體位址不會頻繁被外部改變，基本上就是 &var 。

指標 volatile、變數非 volatile

表示變數本身的值不必每次都從記憶體讀，但指標指向的記憶體位址隨時可能被外部改變，例如：

int var = 10;

int* volatile ptr = &var;

在此範例中，var 變數存的值 10 不會頻繁被外部改變，但 ptr 不一定指向 &var，可能隨時被外部改成指向其他位址。

指標跟變數都是 volatile

表示指標指的位址、以及該位址存的變數值隨時都可能被外部改變，例如：

volatile int var = 20;

volatile int* volatile ptr = &var;

在此範例中，變數本身的值 10 可能隨時被外部改變、ptr 指的位址 &var 也可能隨時被改變，變成指向別的位址，因此不論變數或指標，都不要讀快取值。

程式碼檢視

現在我們知道 volatile 可以用在指標上，那下列程式碼會有什麼問題呢？

int square(volatile int *ptr){
    return *ptr * *ptr;
}

這裡的指標 ptr 雖然都是指向同樣的記憶體位址，但該位址存的值隨時可能被外部改變，因此兩次 *ptr 取得的值可能不同，使得 *ptr * *ptr 變成兩個相異的數相乘。

若要確保兩次 *ptr 的值相同，則應該改為：

int square(volatile int *ptr){
    int a;
    a = *ptr;    // 只讀一次 ptr 指向的值
    return a * a;
}

*ptr 的值變成只讀一次，並賦值於 a，就能確保是兩個相同的數相乘得其平方值。

參考資料

1. 韌體工程師的0x10個問題
2. const vs volatile in C: Why These Two Little Words Still Confuse Engineers
3. volatile Qualifier in C++