全局变量加/不加 volatile 的影响
内容提要
全局变量问题由编译器优化导致。使用关键字“volatile”可以避免优化，确保每次直接读取其值。常见使用情况有访问外设和多线程共享变量。未声明为volatile的变量可能导致代码陷入循环或表现异常。
延伸解读
编译器优化如何引发全局变量问题
文章指出，全局变量问题常由编译器优化导致。编译器会假定未用volatile修饰的变量值不会在定义范围外被修改，从而可能删除或重排访问指令。这种优化在普通程序中通常无害，但在涉及硬件状态或并发访问时，会导致代码行为异常，例如轮询循环无法退出。
volatile的适用场景与必要性
文章列举了volatile的常见使用场景：访问内存映射外设、多线程共享全局变量、中断例程或信号处理程序中的全局变量。在STM32代码中，__IO即volatile的宏定义。对于跑系统的项目，线程间共享的全局变量建议加上volatile，但很多人并未注意这一点。
未使用volatile的潜在风险
未用volatile声明变量时，编译器可能执行不必要的优化，表现为：轮询硬件时陷入循环、多线程代码行为奇怪、故意时序延迟的代码被删除。文章举例说明，一个简单的延时函数在不同优化等级或不同编译器（如Keil和IAR）下，延时时间可能不同，因为循环可能被优化。
优化等级与编译环境的影响
文章强调，在不同优化等级和编译环境下，代码表现可能不同。同样的延时函数，在Keil和IAR下编译出的延时时间可能有差异。要深入理解这些差异，需要查看编译后的汇编代码，它能直观呈现优化带来的变化。
Q&A
全局变量不加 volatile 会导致什么问题？
编译器会假定该变量的值不会在其定义范围之外被修改，从而可能执行不必要的优化，导致代码陷入循环、多线程行为异常或删除故意设计的延时。
volatile 关键字的作用是什么？
volatile 是一种类型修饰符，作为指令关键字，确保该指令不会被编译器优化省略，并要求每次直接读取变量的值。
哪些情况下需要使用 volatile 声明变量？
常见情况包括：访问内存映射外设、在多个线程之间共享全局变量、在中断例程或信号处理程序中访问全局变量。
为什么不同优化等级或编译环境下延时函数的延时时间会不同？
因为编译器可能对未用 volatile 声明的变量进行优化，删除或改变实现延时的代码，导致在不同优化等级（如 Keil 和 IAR）下编译出的延时时间不一致。
在 STM32 代码中，__IO 和 volatile 有什么关系？
在 STM32 代码中，__IO 就是 volatile 的别名，用于修饰可能被意外修改的变量，常见于访问内存映射外设。
多线程共享全局变量时，为什么建议加 volatile？
因为编译器可能假定未用 volatile 声明的变量值不会在定义范围外被修改，从而进行优化，导致多线程代码表现出奇怪的行为。加上 volatile 可以确保每次直接读取其值，避免优化带来的问题。
