Question

关于OOO，我们假设我只有一个进程（有一个线程）运行此代码：

void foo() {

    if (x == 0) {
        return;
    }

    y->data = 5;

}

现在，我们假设我知道 y仅在x不为零时才有效。从硬件的角度来看，CPU可以在阅读y->data = 5之前执行x吗？它可能导致CPU访问NULL /垃圾指针并崩溃。

如果没有，这是什么原因？因为if / while / for / goto是控制语句，CPU在看到控制语句时不会提前获取指令吗？

我记得，OOO应该对执行其指令的一个线程100％透明。

Answer 1

取决于你如何看待它。

从用户的角度来看，没有。
从CPU的角度来看，是的。

从用户的角度来看，程序的行为必须“好像”它是按顺序运行的换句话说，顺序运行和使用OOE运行之间没有明显的区别。（除了表演）

从CPU的角度来看，是的，它实际上可以绕过if语句并执行y->data = 5;。但这是因为branch prediction而不是OOE。

在现代处理器上，线程可能会错误地预测分支：

if (x == 0) {
    return;
}

并且实际上尝试执行y->data = 5; ...

如果发生这种情况并且y是一个错误的指针，它将获得硬件异常，但由于执行仍处于推测模式，因此该异常被保留。

一旦线程意识到它错误预测了分支，它就会抛弃分支之外的所有内容（包括异常）。

所以最后，没有什么可担心的。即使处理器试图做某事它也不能，它也不会影响顺序行为。

换句话说，如果一个现代处理器造成一个不是你的错误的混乱，它将会自行清理。

当你有多个线程时，事情变得更加丑陋，但这超出了这个问题的范围。

Answer 2

答案是：这取决于。

C标准描述了中的抽象机器，其中优化问题无关紧要。除了访问volatile对象之外，如果语句不改变程序的可观察行为，则可以自由地重新排序语句。 C11提出了该程序的可观察行为的定义：

（C11,5.1.2.3p6）“符合要求的实施的最低要求是：

- 严格按照摘要规则评估对易失性对象的访问   机。

- 程序终止时，写入文件的所有数据应与结果相同   根据抽象语义执行程序会产生。

- 交互设备的输入和输出动态应按照规定进行   7.21.3。这些要求的目的是无缓冲或行缓冲输出   尽快出现，以确保提示消息实际出现在之前   等待输入的程序。

这是程序“
的可观察行为

C11也有这一段（已经在C99中出现）：

（C11,5.1.2.3p10）“或者，实现可以在每个翻译单元内执行各种优化，例如只有在跨翻译单元边界进行函数调用时，实际语义才会与抽象语义一致。 [...]“

因此，在您的示例中，它实际上取决于y的声明方式（即，它的链接是什么？）以及它在程序中的使用方式。

重新排序实际上是由编译器在现实生活中使用，如果它认为它不会影响程序的可观察行为，则优化代码的某些部分。

乱序执行 - 它可以绕过控制语句吗？

2 个答案: