C中volatile關鍵字在程序操作變量時，強制讀寫變量所在內存，以阻止編譯器對某些特殊變量的錯誤優化。反過來，只有靠程序員用volatile過濾一些特殊情況後，編譯器才能大膽優化。volatile作用可總結爲：阻止三種情形下的兩種編譯器優化。
兩種編譯器優化
a. 數據流分析優化：編譯器分析程序中變量在哪裏賦值、哪裏使用、哪裏失效，根據分析結果消除多餘的變量讀取和賦值步驟，如：
int a = 10;
......//其他代碼，裏面沒有對a的讀操作
a = 20;
開啓了優化選項的編譯器能夠根據a賦值和使用情況，推斷a=10無效，直接忽略這條語句。
b. 寄存器緩存技術：把頻繁訪問的變量緩存到某寄存器，之後就通過此寄存器訪問該變量，而不再通過內存總線。由於寄存器比內存快很多，這種智能優化可顯著提高性能。
三種不能優化的情形
某些變量會在可見代碼外而不是被程序本身賦值改變，這時編譯器根據顯式代碼採取的上面兩種優化可能導致錯誤結果，這些特殊變量主要出現在以下三種情況：
a. MMIO（Memory Mapped IO）操作，某些CPU把外設I/O端口映射到內存空間統一編址，之後就象訪問普通內存那樣訪問MMIO，不需要專門I/O指令。MMIO內存的值對應於IO寄存器，會隨外部信號而改變，不完全依賴於代碼裏的顯式內存讀寫操作，很明顯這類內存就不能用上文兩種技術優化。這種volatile典型應用多出現在嵌入式驅動程序中。
b. 變量被代碼內的內嵌彙編改變，而編譯器無法知道內嵌彙編裏變量的改變。
c. 被中斷服務子程序訪問到的，或者在多線程應用中被幾個任務共享的全局變量。
這三種情況，必須用volatile阻止編譯器“想當然”的優化，下面舉例說明：
例1:
volatile int *p = get_io_addr();
int a, b;
a = *p;
......//其他代碼，裏面沒有對p的操作
b = *p;
p是指向MMIO的指針，例1中兩次讀取信號，賦給a和b。如果p不聲明爲volatile，編譯器會”自作聰明”認爲兩次*p值一樣(普通內存的確如此，因爲中間沒賦值)，b=*p時無需通過p指針讀取真實外設IO值，可用a=*p時保存在某寄存器的值代替。但外界信號可能隨時變化，一旦在a=*p和b=*p間變化，這種用寄存器代替內存的優化就會出錯。
volatile同樣也用於阻止MMIO寫操作的優化，如果給變量賦值但後面沒使用，編譯器一般會忽略這次賦值操作，但MMIO賦值不同，因爲CPU通過MMIO設到硬件寄存器的數據，總有意義（如驅動LED/馬達等），必須用volatile以強制執行此類MMIO寫操作。
volatile int *p = set_io_addr(); //對外輸出控制信號的IO寄存器映射的內存地址
int j; //普通變量
*p = 1; //不被優化 i=1
*p = 3; //不被優化 i=3
j = 1; //被優化掉
j = 3; //j = 3
例2：
void main()
{
int i=10;
int a = i;
printf("i1= %d\n",a);
__asm { mov dword ptr [ebp-4], 20h } //改變內存中i的值爲20h即32，而優化器並不知道
int b = i;
printf("i2= %d\n",b);
}
以上代碼在VC debug模式運行，輸出i1=10，i2=32。release模式輸出：i1 = 10，i2 = 10。因爲release模式下編譯器默認開啓優化，在b=i時取之前a=i時讀到寄存器緩存值，而內嵌彙編操作不被編譯器注意。如果定義volatile int i=10，其他不變，debug和release都輸出：i1=10，i2=32。這說明volatile能阻止release模式下編譯器“自以爲是”的優化。
例3：
多任務/中斷環境下，某線程中的變量可能被其他線程或中斷改變，而編譯器無從獲知這種改變，於是導致錯誤優化，如：
int i=0;
void main(void)
{...
while (1)
{
if (i) do_xxx();
}
}
void ISR_XX(void) /* Interrupt service routine. */
{
i=1;
}
程序本意希望中斷髮生時，main調用do_xxx函數，但編譯器不知道i會被ISR_XX修改，它通過本地代碼判斷main函數裏i從沒修改，因此只執行一次從內存i到寄存器的讀操作，之後每次if判斷都用寄存器裏i的“副本”，而副本值永遠是初始值0，即使i在ISR_XX裏被改爲1，do_xxx也不會被調用。強制從內存讀取i，就要定義volatile int i;。
不過即使用volatile避免了錯誤優化，也不能像上例那樣用volatile全局變量去同步線程。因爲volatile變量不滿足原子性和順序性，除非加鎖保護，而加鎖就不需要volatile了：鎖可以保證臨界區串行，也可以實現內存屏障（barrier），保證臨界區內的全局變量爲最新值而不是寄存器緩存，和volatile作用相同。關於volatile和線程同步超出範圍，不詳述。