Question

中了解示例，了解volatile的作用和不做的事情。

void waitForSemaphore()
{
   volatile uint16_t* semPtr = WELL_KNOWN_SEM_ADDR;/*well known address to my semaphore*/
   while ((*semPtr) != IS_OK_FOR_ME_TO_PROCEED);
}

我的问题是：在cpu缓存存在的情况下，volatile不能保证上面的工作，因为它只强制cpu从内存中读取smePer但是cpu不知道内存是在RAM中还是其中一个缓存。因此，如果另一台设备更改了WELL_KNOWN_SEM_ADDR的内容，则waitForSemaphore不一定知道。所以必须有其他东西让它发挥作用。

我已阅读this和this，看来volatile本身并不足以保证此类程序的正常工作，必须有一些平台相关的魔法可以通过传递L1 / 2/3缓存或强制冲他们，对吗？如果可以在所有流行的平台上提供此类支持，例如x86？

Answer 1

volatile禁止编译器优化对这些变量的访问，或者对所有volatile变量重新排序此类访问（仅限！）。实际语义可能是实现定义（但必须由编译器指定）。

对于硬件：是的，高速缓存和总线缓冲区（例如＆＃34;写入缓冲区＆＃34;）仍然可以重新排序，而不是说CPU。 volatile并不意味着围栏/障碍。因此，底层硬件必须将这样的存储区域标记为＆＃34;（强烈）有序＆＃34;至少。如果涉及外部硬件，则还必须标记区域＆＃34;未缓存＆＃34;，因此每次访问都将直接进入硬件。除非有某种＆＃34; snooping＆＃34;系统中的硬件（每个CPU在另一个CPU中的缓存更改时得到通知）。

C11提供stdatomic.h（可选）。这更适合线程/中断同步。如果多个CPU，volatile无论如何都接近无用。但是，它仍然具有硬件应用程序（可能需要额外的互斥锁或对外围设备的隐式独占访问）。

Answer 2

volatile本身只告诉编译器＆＃34;假设当你存储到易失性对象时，有人可能会注意到，所以你不能优化商店＆＃34;和＆＃34;假设当你读取一个易失性对象时，结果可能与你存储的内容不同，有人可能会注意到你读了易失性对象，所以你不能优化读取，你必须使用读取的值，而不是你认为应该存储在那里的值＃34;。

例如，如果你写

int x = 0 * (*p);

编译器不能说＆＃34;无论* p是什么，我都会将x设置为0，所以我不会＆＃39;需要费心阅读* p＆＃34;。如果* p是易变的，那就错了。

在C11中有一些新功能可以帮助您，或者您可能希望使用正确的OS功能。

Answer 3

不，易失性因此不需要硬件支持才能工作。有关详细信息，请参阅gnaster729的回答。
缓存同步问题与所谓的＆＃34;内存模型＆＃34; （https://en.wikipedia.org/wiki/Memory_ordering）;如果描述得很短 - 没有＆＃34;如果另一个设备改变了变量＆＃34; （从阅读方面看不到它），只有一个东西＆＃34;如果另一个设备变量变量早于变量b＆＃34; - 这是可观察的。处理它，所谓的记忆围栏＆＃34; a.k.a.＆＃34;记忆障碍＆＃34;使用（https://en.wikipedia.org/wiki/Memory_barrier和https://www.kernel.org/doc/Documentation/memory-barriers.txt），如果我没有弄错的话，在C ++ 11中有特殊的支持。在x86上，内存栅栏隐含在CAS指令中;人们普遍认为x86符合所谓的TSO（总存储顺序）内存模型，这种模型非常严格，也是最容易处理的内存模型之一（尽管如上面的kernel.org中所述，处理它是完全可行的）任何内存模型下的正确性。）

我是否在C中使用volatile特性需要特殊的硬件支持才能工作？

3 个答案: