Question

写入 volatile 变量在 C++ 中以某种方式副作用，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¹ 为每个易失性存储提供一个存储。

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;
}

这里，gcc does in fact优化了所有的商店。叮当没有。奇怪的是，该行为取决于缓冲区大小：使用 buf[3] gcc 发出存储，但使用 buf[4] 则不会，依此类推。

gcc 在这里的行为是否合法？

^{[1] 有一些小的变化，例如，一些编译器将在 x86 上使用单个读取-修改-写入指令来实现类似 v++ 之类的东西，其中 v 是可变的）。< /sup>}

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方式报告特定实现正在使用的语义，这将是有用的，但两者都不是实现目前是这样做的。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，则需要编译器生成阻止程序执行的代码，因为 volatile 读取被定义作为其本身的副作用，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易失性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”可寻址存储但可以随意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];
}

编译器实际上不需要为 a 分配任何存储空间，而是可以在空闲时生成等效于 return (1+(mode & 1)) << 1; 的代码。即使 p 被声明为 int volatile *p = a;，编译器也不需要为 a 分配可寻址的存储空间，因为编译器仍然可以通过指向 {{ 1}}，因此没有义务将 a 保存在可寻址存储中。因此，编译器可以将读取 a 视为等效于评估表达式 a[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。

编译器可以通过指向易失性的指针优化存储吗？

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