ISR和多线程程序中的C'Volatile'关键字？

我读到了 C 的用法volatile内存映射硬件寄存器、ISR 和多线程程序中的关键字。

1）注册

uint8_t volatile * pReg;
while (*pReg == 0) { // do sth } // pReg point to status register 

2) ISR

int volatile flag = 0;
int main() 
{
    while(!flag) { // do sth }
}
interrupt void rx_isr(void)
{
    //change flag
}

3）多线程

int volatile var = 0;
int task1()
{
    while (var == 0) { // do sth }
}
int task2()
{
    var++;
}

我明白为什么编译器会错误地优化while在情况 1) 如果volatile不存在，因为变量更改是从hardware，编译器可能看不到变量的任何更改code.

但对于情况 2) 和 3)，为什么需要 volatile？在这两种情况下都声明了变量global，编译器可以看到它在多个地方使用。那么为什么编译器要优化while如果变量不是则循环volatile?

是因为编译器在设计上不知道“异步调用”（在 ISR 的情况下）或多线程吗？但这不可能吧？

另外，情况 3) 看起来像是多线程中的常见程序，但没有volatile关键词。假设我向全局变量添加了一些锁定（没有volatile关键词）：

int var = 0;
int task1()
{
    lock();   // some mutex
    while (var == 0) { do sth }
    release()
}
int task2()
{
    lock();
    var++;
    release();
}

对我来说这看起来很正常。那么我真的需要吗volatile在多线程中？我怎么没见过volatile变量中添加限定符以避免之前在多线程程序中进行优化?

使用要点volatile关键字的目的是防止编译器生成使用 CPU 寄存器作为表示变量的更快方式的代码。这迫使编译的代码每次访问时访问 RAM 中的确切内存位置到变量以获取它的最新值，该值可能已被另一个实体更改。通过增加volatile我们确保我们的代码知道其他任何人（例如硬件或 ISR）对变量所做的任何更改，并且不会发生一致性问题。

在没有volatile关键字，编译器尝试通过将变量的内容从 RAM 读取到 CPU 寄存器来生成更快的代码once并在循环或函数中使用该缓存值。访问 RAM 可能比访问 CPU 寄存器慢数十倍。

我有第 1 项和第 2 项的经验，但我认为您不需要将变量定义为volatile在多线程环境中。添加锁定/解锁机制是解决同步问题所必需的，与什么无关volatile是关于。