c++ - 编译器可以通过指向 volatile 的指针优化存储吗？

Question

这个问题在这里已经有了答案:





Does accessing a declared non-volatile object through a volatile reference/pointer confer volatile rules upon said accesses?

(4 个回答)


8 个月前关闭。




写入 volatile 变量是 C++ 中的某种副作用，通常不能在 as-if 规则下优化。在实践中，这通常意味着在检查程序集时，您会看到抽象机器 1 为每个 volatile 存储提供一个存储。
但是，我不清楚是否必须在以下情况下执行存储，其中底层对象不是 volatile，但存储是通过指向 volatile 的指针完成的:

void vtest() {
    int buf[1];

    volatile int * vptr = buf;

    *vptr = 0;
    *vptr = 1;
    *vptr = 2;
}

在这里，gcc does in fact优化所有商店。叮当没有。奇怪的是，行为取决于缓冲区大小:与 buf[3] gcc 发出商店，但带有 buf[4]它没有等等。
gcc在这里的行为合法吗？

[1] 有一些小的变化，例如，一些编译器将在 x86 上使用单个读-修改-写指令来实现类似 v++ 的内容。哪里v是易变的)。

Answer 1

虽然对于 C 和 C++ 标准来说，识别 volatile 加载和存储具有特定语义的实现类别，并通过预定义的宏、内在函数或其他类似手段报告特定实现正在使用的语义是有用的，但目前这两个实现都没有所以。给定一个循环:

void hang_if_nonzero(int mode)
{
  int i = 1;
  do { +*(volatile int*)0x1234; } while(mode);
}

如果 mode 为非零，编译器将需要生成将阻止程序执行的代码，因为 volatile read 被定义为本身的副作用，无论是否有任何方法可以区分执行它的效果与跳过它的效果。然而，不要求编译器实际为 volatile 访问生成任何加载指令。如果编译器指定它仅用于读取地址 0x1234 的效果与跳过读取的效果无法区分的硬件平台，则允许跳过读取。
在获取对象地址的情况下，编译器可以考虑使用地址的所有方式并且代码从不检查地址的表示，编译器将不需要分配“正常”可寻址存储，但可以在它的空闲时间分配一个寄存器或其他形式的存储，这些存储不会通过正常的加载和存储访问。它甚至可以假装分配存储而不实际这样做，如果它可以告诉访问时对象将包含什么值。如果例如一个程序要做如下事情:

int test(int mode)
{
  int a[2] = {1,2};
  int *p = a;
  return p[mode & 1] + p[mode & 1];
}

编译器不需要为 a 实际分配任何存储空间，但可以在闲暇时生成等效于 return (1+(mode & 1)) << 1; 的代码.即使 p被声明为 int volatile *p = a; ，这不会导致编译器需要为 a 分配可寻址的存储空间。 ，因为编译器仍然可以解释通过指向 a 的指针所做的一切。因此没有义务保留 a在可寻址存储中。因此，编译器将被允许处理对 a[mode & 1] 的读取。等同于评估表达式 (1+(mode & 1)) .如果读取是通过 volatile 指针完成的，则需要将其视为副作用，以确定是否可以省略循环，但不要求读取本身实际执行任何操作。