Question

我看到了一个代码示例，演示了C++ volatile member functions问题答案中volatile限定词的用法，引用如下：

volatile int x;

int DoSomething() {
    x = 1;
    DoSomeOtherStuff();
    return x+1; // Don't just return 2 because we stored a 1 in x.  
                // Check to get its current value
}

我不知道volatile限定符是否与上述代码有任何区别。 x是一个全局变量，x上的写入和读取之间存在函数调用，我们只读取x一次。编译器不应该在x上执行真正的读取（即使它不是volatile）吗？

我认为这与以下案例不同：

volatile int x;

int DoSomething() {
    x = 1;
    while (x != 1)
        break;
}

在这种情况下，我们在写入x后立即反复阅读x，因此需要volatile才能获得x写的最新值通过其他线程。

我对这些代码示例的理解不太自信，如果我错了，请纠正我。

编辑（回复评论）：对不起，我没有说清楚我的问题。至于第一个代码段，我正在质疑代码是否是可能 volatile使用的有效示例（而不是保证使用volatile）。我只是想知道，volatile是否保证x中DoSomeOtherStuff()的任何可能更改都可以反映在return x+1中，假设没有多线程或其他内存映射IO等非平凡的事情。因为如果保证在没有volatile的情况下工作，那么这个示例是相关的，甚至没有提到volatile的平台相关性质，正如一些评论指出的那样。但如果不能保证，那么我担心我现有的一些代码可能无法正常工作（我可能根本不应该放第二个代码片段。）

Answer 1

volatile限定符从不对意义产生影响代码本身。除非编译器能够证明这一点 DoSomeOtherStuff()不会修改x，必须重新阅读x 无论如何，volatile或不。要使volatile具有相关性， x必须像内存映射IO一样可能会在计划之外改变。如果我们想象它是一个寄存器，每微秒递增一次，例如：

int
MeasureExecutionTime()
{
    x = 0;
    DoSomeOtherStuff();
    return x;
}

将返回DoSomeOtherStuff中使用的时间量;该编译器将被要求重新加载它，即使它是内联的 DoSomeOtherStuff，看到它从未修改过x。

当然，在典型的台式机上，可能没有任何内存映射IO，如果有，它在受保护的内存中，你无法访问它的地方。许多编译器并不是真的无论如何，生成使其正常工作所需的代码。因此，对于这种机器上的通用应用程序，有每次使用volatile都没有意义。

编辑：

关于您的第二个代码段：通常实现， volatile并不保证您获得最新的 x。可以说，这不符合的意图 volatile，但这是g ++，Sun CC和至少一些方式 VC ++版本的工作。编译器将发出一个加载每次在循环中读取x的指令，但硬件可能会找到管道中已有的值，而不会传播读取请求到内存总线。为了保证一个新的读取，编译器将不得不插入一个围栏或一个膜指令。

也许更重要的是（迟早会有事情发生发生这样，以便该值不会在管道中），这种循环机制将用于等待其他值写入其他线程已稳定下来。除了挥发性没有影响其他变量的读写时间。

要了解volatile，了解这一点非常重要引入它的意图。什么时候介绍，内存管道等未知，以及（C）标准忽略线程（或具有共享内存的多个进程）。 volatile的目的是允许支持内存映射 IO，写入地址有外部后果，和连续读取并不总是读取相同的东西。有从来没有意图代码中的其他变量同步。在线程之间进行通信时，通常是这样读取和写入的顺序，所有共享变量很重要如果我这样做：

globalPointer = new Xxx;

和其他线程可以访问globalPointer，这很重要 Xxx的构造函数中的所有写入都已成为在globalPointer的值发生变化之前可见发生。为此，不仅globalPointer会有。{1}} 是volatile，也是Xxx的所有成员，以及任何成员 Xxx的变量成员函数可能使用或任何数据可通过Xxx中的指针访问。这根本不是合理;你很快就会得到一切计划volatile。即便如此，它也需要这样做编译器正确实现volatile，断言围栏或每个访问周围的membar指令。（FWIW：围栏或 membar指令可以倍增内存所需的时间访问量为10或更多。）

这里的解决方案不是易变的，而是要访问指针（并且只访问指针）原子，使用 {C} 11添加了atomic_load和atomic_store个原语。这些原语确实会导致必要的栅栏或膜使用说明;他们还告诉编译器不要移动任何内存访问它们。所以使用atomic_load来设置上面的指针，将导致所有先前的内存写入在写入指针之前对其他线程可见变得可见（在阅读线程使用的条件下）当然，atomic_read - atomic_write可以确保所有人以前的写入在所有的“共同”存储器中可用线程和atomic_read确保所有后续读取会去“共同”的记忆，而不是拿起一些价值已经在管道中。）

Answer 2

编译器可以获得有关DoSomeOtherStuff()函数的一些信息。例如：

static int DoSomeOtherStuff()
{
    return 42;
}

volatile int x;

int DoSomething() {
  x = 1;
  DoSomeOtherStuff();
  return x+1; // Don't just return 2 because we stored a 1 in x.
  // Check to get its current value
}

带有-O3选项的GCC完全删除了DoSomeOtherStuff()函数（及其正文）的调用，但最后仍重新加载x以返回x+1。

Answer 3

这是关于volatile的现有SO问题： What is the use of volatile keyword?

只有第一个代码片段是正确的，没有明显的理由让x声明为volatile。但是，如果您了解该关键字应该用于什么，您可以推断x是易失性的，因为此代码之外存在某些内容，这可能会改变它的值。例如，存储器可以附加到一些其他硬件或由另一个程序写入。因此，程序员正在指示编译器无法看到x的值发生变化的所有可能方式。因此，编译器可能无法以某种方式优化代码。

第二个代码片段本身并不需要volatile关键字。 Volatile用作编译器提示，指出内存可能会因当前程序之外的力而改变。它不应该用于线程通信。有些新的C ++类型应该用于这些情况。

我建议阅读Herb Sutter的this article以及this talk。

Answer 4

这里真正确定的唯一方法是检查为目标平台生成的汇编代码。如果volatile以你想要的方式执行，那么任何对变量x的读取都将通过内存加载来完成。

在这种情况下，volatile限定符是否重要？

4 个答案: