Question

我一直在阅读许多来源the volatile keyword is not helpful in multithreaded scenarios。但是，这个断言经常受到接受volatile指针的原子操作函数的挑战。

例如，在Mac OS X上，我们有OSAtomic函数系列：

SInt32 OSIncrementAtomic(volatile SInt32 *address);
SInt32 OSDrecrementAtomic(volatile SInt32 *address);
SInt32 OSAddAtomic(SInt32 amount, volatile SInt32 *address);
// ...

似乎Windows上的volatile关键字用于Interlocked操作：

LONG __cdecl InterlockedIncrement(__inout LONG volatile *Addend);
LONG __cdecl InterlockedDecrement(__inout LONG volatile *Addend);

似乎在C ++ 11中，原子类型具有volatile修饰符的方法，这必然意味着volatile关键字与原子性有某种关系。

那么，我错过了什么？为什么操作系统供应商和标准库设计者坚持使用volatile关键字进行线程处理，如果它没用？

Answer 1

Volatile对多个线程的共享访问没有用处 - 只是它不一定足够：

它不一定提供可能需要的内存屏障语义;
它不提供原子访问保证（例如，如果易失性对象大于平台的本机内存字大小）

此外，您还应该注意，示例中API的指针参数上的volatile限定符实际上只是增加了API接收指向volatile对象的指针而无需投诉的能力 - 它不要求指针指向实际的volatile个对象。该标准允许非限定指针自动转换为限定指针。标准中没有提供自动转向（非限定的合格指针）（编译器通常允许它，但发出警告）。

例如，如果InterlockedIncrement()原型为：

LONG __cdecl InterlockedIncrement(__inout LONG *Addend);  // not `volatile*`

仍然可以实现API以在内部正常工作。但是，如果用户有一个他希望传递给API的易失性对象，则需要使用强制转换来防止编译器发出警告。

由于（必要与否），这些API通常与volatile限定对象一起使用，将volatile限定符添加到指针参数可防止在使用API时生成无用的诊断，并且会对其造成危害当API与指向非易失性对象的指针一起使用时没有任何内容。

Answer 2

我突然想到我只是误解了volatile*的含义。就像const*意味着指针不应该改变一样，volatile*意味着指针对象不应该缓存在寄存器中。这是一个可以自由添加的附加约束：尽可能将char*投射到const char*，您可以将int*投射到volatile int*。

因此，将volatile修饰符应用于指针只会确保原子函数可用于已volatile个变量。对于非易失性变量，添加限定符是免费的。我的错误是将原型中关键字的存在解释为使用它的动机，而不是为使用它的人提供便利。

Answer 3

C ++ 11包含volatile和非volatile变量的原子。

如果编译器内在函数指向volatile int，则表示您可以使用即使该变量是volatile。它不会阻止您在非volatile数据上使用该功能。

Answer 4

好吧，关键字'volatile'确保每次变量显示在代码中时，编译器总是从/向内存加载/存储变量的值。
这可以防止某些优化，例如该值只需加载到寄存器中一次，然后多次使用当您有多个线程可以修改线程之间的“共享”变量时，它很有用。您必须确保始终从/向内存加载/存储值，以便检查其值可以被另一个线程修改的值。如果未使用volatile，则其他线程可能没有将新值写入内存（但将其放入寄存器或其他类型的优化可能已经发生）并且第一个线程不会注意到值的任何更改。

在您的情况下，'volatile SInt32 * address'告诉编译器地址指向的内存是任何来源都要更改的主题。因此需要原子操作。

如果volatile对于线程无用，为什么原子操作需要指向易失性数据？

4 个答案: