编译器可以删除局部变量以支持多次内存访问吗？

Question

我们讨论了如何确保某些共享（不受信任）内存区域中的数据只被访问一次，复制到本地内存，然后从那里检查和处理。环境是一个嵌入式多核 µC，带有用于 IPC 的共享 RAM，代码是用 C99 编写的。 目前我们基本上是做Type local_copy = *(Type*)shared_memory_pointer;，之后只对local_copy进行操作。

现在一位同事提出了一个问题，是否允许编译器不执行复制到本地内存，而是直接在下面访问shared_memory_pointer 处的数据，这（理论上）将允许操作数据使用时。

编译器有可能做到这一点吗？如果是这样，我们如何确保它不会发生？如果不是，请详细说明。

谢谢大家！

编辑：有问题的核心上没有操作系统，它是一个裸机系统。

Answer 1

是否允许编译器不执行复制到本地内存，而是直接访问 shared_memory_pointer 处的数据

是的，允许编译器这样做。您可以强制读取的唯一方案是通过volatile 合格访问。在您的情况下，局部变量和强制转换都应该是 volatile 合格的。

但是请注意...

• volatile 不能解决重入问题。您需要一个互斥锁、临界区或类似方法来阻止代码出现竞争条件错误。使用您的操作系统提供的方法。
• Type local_copy = *(Type*)shared_memory_pointer; 是非常可疑的代码，表明您的程序中有未定义的行为或与类型相关的错误。像这样的狂野类型双关语可能会导致不对齐、不正确的严格指针别名优化、丢弃的限定符等等——所有这些都是未定义的行为。此外，如果您选择了正确的类型，则无需首先进行转换。

Answer 2

我们讨论了如何确保某些共享中的数据 （不受信任的）内存区域只访问一次，复制到本地 内存，然后从那里检查和处理。

将memcpy 与二进制信号量一起使用，而不是指针双关语。

freeRTOS 示例： 它确保了

if(xSemaphoreTake( xSemaphoreSharedVariable, (TickType_t) 10 ) == pdTRUE) 
{
    taskENTER_CRITICAL(); //make sure that the shared resource will not be changed during not atomic access
    memcpy(&local_copy, shared_memory_pointer, sizeof(local_copy);
    taskEXIT_CRITICAL();
}
else
{
    /* the shared resource was alredsy read */
    /* do something */
}