volatileはC言語で使用されるキーワードの一つで、変数が予期せぬ方法で変更され得ることをコンパイラに伝えるために使います。このキーワードは、特に組み込みソフトウェア開発において重要な役割を果たします。
volatileの単語の意味
英語で「volatile」は、「不安定な」「変わりやすい」という意味を持ちます。この意味は、プログラミングの文脈においても直接関連しています。プログラム中のvolatileキーワードが付けられた変数は、コンパイラによる最適化の過程で、その値がいつでも変更されうる「不安定な」存在とみなされるため、特別な扱いを受けます。
組み込みソフトウェアにおけるvolatileの役割
組み込みソフトウェアでは、ハードウェアの状態を監視したり、外部からのイベントに基づいて処理を行うことが一般的です。このような環境では、プログラムによって直接制御されていない外部の要因によって変数の値が変更されることがあります。例えば、割り込み処理によって変数の値が更新されたり、メモリマップドI/Oを通じてハードウェアデバイスの状態が反映された場合がそれにあたります。
volatileキーワードを使用するとどうなる？
volatileキーワードを使用すると、コンパイラはその変数へのアクセスを最適化しないようにします。つまり、プログラムがその変数を読み出すたびに、実際にメモリからその値を読み出し、キャッシュやレジスタに保持された値を使わないようにします。これにより、プログラムは常に最新の、実際のハードウェアの状態を反映した値を得ることができます。
volatile使用の例
- ハードウェアレジスタへのアクセス：メモリマップドI/Oを介してハードウェアデバイスと通信する際、デバイスのステータスレジスタを監視する変数にvolatileを指定します。
- 割り込み処理により更新される変数：外部イベントによって値が変更される変数（例えば、割り込みによってセットされるフラグ）にvolatileを使います。
まとめ
コンパイラにより最適化されることにより、処理の意味が変わってしまうような場合は、volatileキーワードをつけて変数を宣言しましょう。