Для чего нужен volatile

volatile — это квалификатор языка Си, который говорит, что переменная может изменятся в другом потоке (обработчике прерываний) или является указателем на регистр. Иначе говоря, volatile отключает оптимизацию обращения к этой переменной.

В качестве примера рассмотрим программу для микроконтроллеров avr atmega.

Объявляем переменную cnt;

unsigned char cnt;

Допустим, у нас есть прерывание от таймера, которое срабатывает каждую миллисекунду.

ISR( TIMER0_OVF_vect )
{
  if( cnt != 0 ) {
    cnt--;
  }
}

А вот часть основного цикла программы, в которой мы хотим сделать задержку 100 мс.

cnt = 100; //выставляем сколько ждать
while( cnt != 0 ); //ждем

Кажется, все должно работать.

Но если посмотреть дизасемблированный код, то будет понятно, что из цикла ожидания мы никогда не выйдем.

  ldi r25, 0x64     ; загружаем 100 в регистр r25
  sts 0x0100, r25   ; копируем значение из регистра r25 в переменную cnt
loop:
  rjmp loop         ; мёртвый цикл

Компилятор в результате оптимизации убрал проверку значения переменной сnt и создал мертвый цикл.

Но если переменную cnt опишем как:

volatile unsigned char cnt;

все волшебным образом заработает.

Посмотрим опять в ассемблерный код

  ldi r25, 0x64     ; загружаем 100 в регистр r25
  sts 0x0100, r25   ; копируем значение из регистра r25 в переменную cnt
loop:
  lds r24, 0x0100 ;загружаем в регистр r24 значение переменной cnt
  and r24,r24     ;проверяем на ноль значение регистра r24
  brne loop       ;если в регистре не 0, то повторяем проверку

Теперь в цикле есть проверка значения переменной.