volatile?…

Modyfikator volatile nie należy do często używanych elementów języka C(++). Jeśli więc gdzieś się go napotka, ma się sporą szansę nie odgadnąć od razu, dlaczego został użyty. Można też samemu przeoczyć sytuacje, gdy należałoby z niego korzystać.
Teoretycznie to słowo kluczowe nie powinno w ogóle istnieć; jest ono “techniczną” częścią języka, związaną ze sposobem jego kompilacji – trochę tak, jak klauzula checked z C# jest ściśle związana z metodami wykonywania obliczeń przez (ko)procesor. Wiemy jednak doskonale, że C++ wysokim poziomem abstrakcji nie grzeszy (już o C nie wspominając), więc obecność takich elementów nie powinna specjalnie dziwić.

volatile jako modyfikator zastosowany do (typu) zmiennej sprawia, że będzie ona traktowana tak, jakby jej zawartość mogła się w każdej chwili zmienić. Inaczej mówiąc, kompilator nie powinien nigdy czynić jakichkolwiek założeń co do wartości takiej zmiennej, bo jej wartość może być w dowolnym momencie przez coś zmodyfikowana.
Tak to wygląda od strony specyfikacji. W praktyce volatile stosuje się głównie w dwóch przypadkach:

• Po pierwsze, używamy tego słowa jeśli rzeczywiście wartość naszej zmiennej może być zmodyfikowana przez jakiś ‘czynnik zewnętrzny’. Na niektórych maszynach tak na przykład działają urządzenia wejściowe: akcja w rodzaju wciśnięcia klawisza przez użytkownika powoduje zmianę zawartości jakiejś komórki pamięci. Chcąc na nią zareagować, należy więc cały czas monitorować to miejsce, bo może ono zmienić swoją zawartość zupełnie niespodziewanie. Oczywiście teraz takich rozwiązań się już nie stosuje, bo urządzenia wejściowe generują po prostu przerwania (interrupts), które są potem przerabiane przez system operacyjny na odpowiednie zdarzenia.
  Z globalnymi zmiennymi volatile można jednak często się spotkać w programach uniksowych, które funkcjonują w oparciu o sygnały. Typowym przykładem są serwery sieciowe, działające w pętli aż do momentu, gdy im się przerwie:
  1. while (!interrupted) do_work();

  Zmienna z warunku jest wtedy deklarowana jako:

  1. volatile sig_atomic_t interrupted = 0;

  zaś w procedurze obsługi sygnału – która może być wywołana w dowolnym momencie w odpowiedzi na przyjście żądanego sygnału (zwykle SIGINT) – jest ona ustawiana na 1. Gdyby nie była volatile, kompilator uznałby, że zawsze ma ona wartość zerową i “zoptymalizował” powyższą pętlę, zamieniając ją na nieskończoną.

• Po drugie, z volatile korzysta się wtedy, chcemy w sposób zamierzony zapobiec pewnym optymalizacjom kodu. Zwykle chodzi tutaj o jakieś testowanie szybkości pewnych operacji, np. arytmetycznych. Powinno się wtedy wykonywać je na zmiennych opatrzonych modyfikatorem volatile, żeby mieć pewność, że wszystkie działania się wykonają i żadne nie zostanie wyeliminowane w procesie kompilacji. Można oczywiście wątpić w zdolności optymalizacyjne kompilatora, ale jest całkiem możliwe, że – zgodnie ze sprawdzonym po wielokroć prawem Murphy’ego – włączą się one właśnie tam, gdzie akurat byśmy ich sobie nie życzyli :)

Jeśli więc któryś z tych dwóch powyższych przypadków pasuje do naszej sytuacji, zapewne powinniśmy posłużyć się słowem kluczowym volatile.