（一） volatile
1、背景：關於編譯器的優化

線上程內, 當讀取一個變數時，為提高存取速度，編譯器優化時有時會先把變數讀取到一個暫存器中；以後再取變數值時，就直接從暫存器中取值；當變數值在本執行緒裡改變時，會同時把變數的新值copy到該暫存器中，以便保持一致。

當變數在因別的執行緒等而改變了值，該暫存器的值不會相應改變，從而造成應用程式讀取的值和實際的變數值不一致。
當該暫存器在因別的執行緒等而改變了值，原變數的值不會改變，從而造成應用程式讀取的值和實際的變數值不一致。

2、作用：volatile 修飾後的變數影響編譯器編譯的結果,指出，volatile 變數是隨時可能發生變化的，與volatile變數有關的運算，不要進行編譯優化，以免出錯。
例如：下面的例子，j 和k取到的值有可能是不一樣的
volatile int i=10;
int j = i;
...
int k = i;

下面是volatile變數的幾個例子：
1) 並行裝置的硬體暫存器（如：狀態暫存器）
2) 一箇中斷服務子程式中會訪問到的非自動變數(Non-automatic variables)
3) 多執行緒應用中被幾個任務共享的變數
回 答不出這個問題的人是不會被僱傭的。我認為這是區分C程式設計師和嵌入式系統程式設計師的最基本的問題。搞嵌入式的傢伙們經常同硬體、中斷、RTOS等等打交道， 所有這些都要求用到volatile變數。不懂得volatile的內容將會帶來災難。假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑是否會是這樣），我將 稍微深究一下，看一下這傢伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。
1)一個引數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。
2); 一個指標可以是volatile 嗎？解釋為什麼。
3); 下面的函式有什麼錯誤：
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
1)是的。一個例子是隻讀的狀態暫存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程式不應該試圖去修改它。
2); 是的。儘管這並不很常見。一個例子是當一箇中服務子程式修該一個指向一個buffer的指標時。
3) 這段程式碼有點變態。這段程式碼的目的是用來返指標*ptr指向值的平方，但是，由於*ptr指向一個volatile型引數，編譯器將產生類似下面的程式碼：
int square(volatile int *ptr)
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}
由於*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段程式碼可能返不是你所期望的平方值！正確的程式碼如下：
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}

嵌入式程式設計中經常用到 volatile這個關鍵字，在網上查了下他的用法可以歸結為以下兩點：

一：告訴compiler不能做任何優化

   比如要往某一地址送兩指令：
   int *ip =...; //裝置地址
   *ip = 1; //第一個指令
   *ip = 2; //第二個指令
   以上程式compiler可能做優化而成：
   int *ip = ...;
   *ip = 2;
   結果第一個指令丟失。如果用volatile, compiler就不允許做任何的優化，從而保證程式的原意：
   volatile int *ip = ...;
   *ip = 1;
   *ip = 2;
   即使你要compiler做優化，它也不會把兩次付值語句間化為一。它只能做其它的優化。這對device driver程式設計師很有用。

二：表示用volatile定義的變數會在程式外被改變,每次都必須從記憶體中讀取，而不能把他放在cache或暫存器中重複使用。

volatile static int flag=0; 
int main(void)
{
	...
	while⑴
	{
	if(flag)
	  dosomething();
	}
}
/*Interruptserviceroutine.*/
void ISR_2(void)
{
	flag=1;
}

/*由於編譯器判斷在main函式裡面沒有修改過flag，因此可能只執行一次對從i到某暫存器的讀操作，
然後每次if判斷都只使用這個暫存器裡面的“flag副本”,所以如果沒有 volatile, dosomething()不會被執行

（二）restrict

restrict關鍵字只能用來修飾指標，表示被定義的指標是訪問指標中資料的唯一途徑。這一目的是告訴編譯器可以進行一些優化。看個例子：
      int x = 2;
      int *a = (int *) malloc(sizeof(int));
      *a = 2;
      int *b = &x;
      *a += 2;
      *b += 2;
      x *= 3;
      *a += 3;
      *b += 3; 
     編譯器進行優化時可以用一條語句代替：*a += 5;這對於a來說是正確的，但如果用*b += 5來優化b是不正確的。因為其他變數影響了結果。因此，當編譯器不確定某些因素時，會放棄尋找某個途徑進行優化。如果在變數前加上restrict關鍵字。則告訴編譯器可以“放心大膽”的進行優化。但編譯器並不會驗證你定義為restrict的指標，是否真正是某個資料的唯一訪問途徑；就像陣列的下標越界一樣，如果你不遵守規則，編譯器並不會指出錯誤，但後果由你自己負責：）
     同樣看個有趣的類子：
    void change_array(restrict int *array, const restrict int *value,const int size)
    {
           for(int i=0;i<size;i++)
           {
                  array[i] += *value;
           }
    }

    int main(void)
    {
           int *array[SIZE]  = {1,2,3};

          change_array(array,&array[0],SIZE);

          for(int i=0;i<SIZE;i++)
          {
                printf("%d \n",array[i]);
         }
     }
     如果編譯器支援優化，執行後的結果是：2   3   4   而不是實際正確的結果：2   4   5 。這是在定義函式時，指明兩個指標為restrict，因此編譯器進行優化了：在程式呼叫函式時，將value指標的變數值在暫存器中生成了一個副本。後面的執行都是獲取暫存器上的value值。同時可以看出，當你沒有遵守restrict定義的指標指向的變數只能通過該指標修改的規則時（函式中 value指標指向的資料，在main呼叫時，array指標也進行了修改），編譯器不會檢查。
    對於優化來說，volatile是強制性，而restrict是建議性。也就是加了volatile則強制不進行優化，而加入restrict編譯器也不一定肯定優化。大部分情況下restrict和什麼都不加編譯結果相同，restrict只是告訴編譯器可以自由地做一些相關優化的假定。同時也告訴呼叫者僅使用滿足restrict定義條件的引數，如果你不遵守，嘿嘿。。。

     restrict這個關鍵字是C99標準加入，在C++中不支援，因此我在VC++中加入restrict關鍵字編譯不了：（