泛型：volatile——多线程程式员最好的朋友vola…

我不想破坏您的情绪，但这篇专栏针对多线程编程中最可怕的问题。假如说——正如前面一篇泛型<编程>所说的——写出意外安全（exception-safe）的程式很难，但写意外安全的程式和多线程编程比起来就是小孩子的玩意。
用到多线程的程式是众所周知地难写，难验证，难调试，难维护，总的来说难以驾御。不正确的多线程程式可能会运行几年都不出问题，但在某些时间条件符合时就会导致不可预料的灾难。
不用说，一个写多线程代码的程式员需要一切能得到的帮助。这篇专栏集中讨论竞态条件——在多线程程式中普遍的问题来源——让您了解如何避免他并提供给您工具，而且会让您惊喜地看到您能够让编译器积极地帮助您处理这个问题。

只是个小小的关键字
尽管C和C 标准都明显地对线程保持沉默，他们还是对多线程做了小小的让步，这种让步表现为volatile关键字。
正如他的更为人所知的伙伴const, volatile是个类型修正符(type modifier)。。他的作用是和变量连用使变量能被不同线程访问和修改。根本上说，假如没有volatile的话，要么不可能写出多线程程式，要么编译器浪费极大的优化机会。现在来解释为什么会是这种情况。
考虑下面代码：

class Gadget
{
public:
void Wait ()
{
while (!flag_)
{
Sleep(1000); //睡眠1000毫秒
}
}
void Wakeup ()
{
flag_ = true;
}
...
private:
bool flag_;
};

上面Gadget::Wait的作用是每秒检查一次flag_成员变量，假如那个变量被其他线程设为true时返回。至少这是程式员的本来意图，但，唉，Wait函数是错误的。
假如编译器断定Sleep(1000)是对外部库的一个调用，而且这个调用不可能修改成员变量flag_。那么编译器会决定在寄存器中缓存flag_并且用那个寄存器替代较慢的内存。这对单线程代码来说是很好的优化，但在现在这个情况下，这个优化破坏了正确性：您对某个Gadget对象调用Wait后，尽管另一个线程调用了Wakeup，Wait还会永远循环下去。这是因为对flag_的修改不会反映到缓存flag_的寄存器。这个优化实在是......过度优化了。
把变量缓存到寄存器中在大多数时候是一项很有用的优化，浪费掉就太可惜了。C和C 给您机会来显式禁用这个优化。假如您用volatile标识一个变量，编译器就不会把那个变量缓存到积存器中——对变量的每次访问都直接通过实际内存的位置。所以要让Gadget的Wait/Wakeup正常工作只要正确修饰flag_

class Gadget
{
public:
...同上...
private:
volatile bool flag_;
};

大多数对volatile用途和用法的解释到此为止，并且建议您在多线程中对基本类型加volatile标识符。但是，用volatile您能够做更多事情，因为他是C 奇妙的类型系统的一部分。

对用户定义类型使用volatile
您不单单能够在基本类型前加volatile标识符，而且也能在用户定义类型前加。在这种情况下。volatile象const相同修改这个类型（您也能够同时对同一个类型加const和volatile）
但是不象const，volatile对基本类型和用户定义类型作用不同。就是说，不象类，基本类型加了volatile标识符后仍旧支持他们任何的操作（加，乘，赋值，等等。）。比如，您能够把一个非volatile int赋给一个volatile int，但您不能把一个非volatile对象赋给一个volatile对象。
我们来举例说明volatile怎样作用于用户定义类型。

Class Gadge
{
public:
void Foo() volatile;
void Bar();
...
private:
String name_;
Int state_;
};
...
Gadget regularGadget;
Volatile Gadget volatileGadget;

假如您认为volatile对对象不起作用，那准备好被吓一跳吧。

volatileGadget.Foo(); //成功，对volatile对象调用volatile函数没有问题
regularGadget.Foo(); //成功，对非volatile对象调用volatile函数没有问题
volatileGadget.Bar(); //失败！不能对volatile对象调用非volatile函数

把无标识类型转换为对应的volatile对象很简单。然而，您不能把volatile转回无标识。您必须用cast：

Gadget& ref = const_cast(volatileGadget);
Ref.Bar(); //成功

一个有volatile标识符的类只能访问他接口的子集，一个由类的实现者来控制的子集。用户只能用const_cast来获得对类型接口的完全访问。此外，就象const，volatile会从类传递到他的成员（比如，volatileGadget.name_和volatileGadget.state_是volatile变量）

volatile,临界区（Critical Sections）,和竞态条件（Race Conditions）
多线程程式里最简单的也是用得最多得同步设施是mutex，一个mutext提供Acquire和Release基本功能。一旦您在某个线程中调用Acquire，任何其他调用Acquire得线程会被堵塞。稍后当那个线程调用Release，正好会有一个先前被Acquire堵塞的线程被释放。换句话说，有了一个mutex，只有一个线程能够在Acquire调用和Release调用之间得到处理器时间。在Acquire调用和Release调用之间的执行代码本身就是个临界区。（Windows术语有点让人迷惑，因为他把mutex本身叫做一个critical section(临界区)。尽管"mutext"实际上是个进程范围内mutex，但把他们叫做线程mutex和进程mutx会更好些。）
mutex是用来保护数据，防范竟态条件的。根据定义，当多线程对数据处理的结果由线程如何被调度决定时，一个竟态条件产生。当二个或以上的线程竞争使用同样数据时竟态条件出现。因为线程可能在任意时间点被中断，正被处理的数据可能被破坏或被误判。结果是，对数据的修改变作或有时候时读取动作必须用临界区仔细保护起来。在面向对象编程中，这通常意味着您在一个类里存放一个mutex作为成员变量，当您在存取类的数据时使用他。
有经验的多线程程式员在阅读上面两段时可能已在打哈欠了，但那两段的目的是提供一个热身，因为现在我们要把多线程编程和volatile联系起来了。我们通过把C 的类型世界和线程语义世界的相交之处勾画出来来做到这一点。
* 临界区之外，任何线程能够在任意时刻被任意其他线程中断，其中不存在任何控制，，所以结果是被多个线程访问的变量为volatile。这也保持了volatile的原来意图——防止编译器不小心缓存被多个线程立即用到的值。

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