C++中volatile

volatile只保证其“可见性”，不保证其“原子性”。

执行count++;这条语句由3条指令组成：

（1）将 count 的值从内存加载到 cpu 的某个 寄存器r；

（2）将 寄存器r 的值 +1，结果存放在 寄存器s；

（3）将 寄存器s 中的值写回内存。

所以，如果有多个线程同时在执行 count++，在某个线程执行完第（3）步之前，其它线程是看不到它的执行结果的。（这里有疑惑：线程同时执行count++，为了保证其原子性，为何不加mutex lock？而是寻求volatile?）

 

在没有volatile的时候，执行完count++，执行结果其实是写到CPU缓存中，没有马上写回到内存中，后续在某些情况下（比如CPU缓存不够用）再将CPU缓存中的值flush到内存。因为没有存到内存里，其他线程是不能及时看到执行结果的。

在有volatile的时候，执行完count++，执行结果写入缓存中，并同时写入内存中，所以可以保证其它线程马上看到执行的结果。

但是，volatile 并没有保证原子性，在某个线程执行（1）（2）（3）的时候，volatile 并没有锁定 count 的值，也就是并不能阻塞其他线程也执行（1）（2）（3）。可能有两个线程同时执行（1），所以（2）计算出来一样的结果，然后（3）存回的也是同一个值。

考虑下面一段代码：

int some_int = 100;

while(some_int == 100)
{
   //your code
}

这时候，编译器会优化代码为：

//your code

因为编译器认为some_int没被改变过，一直是100。但是在多线程时，如果执行完第一行，但是还没执行到第三行时，另一个线程修改了some_int，while就不能进入循环了。加了volatile后，阻止了编译器优化，每次读到some_int会从内存中读取，而不是本线程的寄存去（当然这会损失效率）。这就是volatile的作用。

一句话总结：volatile保证线程能读到最新的数据，因为是从内存中读取，且存入内存中。而不是线程各自的寄存器中读写。

 

 疑问：

我知道how volatile works，但是为何要保证其“可见性”呢？有一直需求可能是某个线程在监视某个变量，而这个变量可以被很多线程调用。我理解的对吗？如果是这样的话，多线程之间用static可以么，只存一份值，难道寄存器也会优化吗？

答：

既然static已经是全局唯一了，那应该就是线程间共享，因此一个线程改变它其它线程都能看到，可惜这并不是事实，为了提高优化度和运行速度，一个线程修改这个变量是不一定立即写回内存让其它线程看到的，这时候就需要用volatile强制要求每次改变都写回内存了。