评估/访问结构

Question

考虑相同代码的两个略有不同的版本：

struct s
{
  int dummy[1];
};

volatile struct s s;

int main(void)
{
  s;
  return 0;
}

和

struct s
{
  int dummy[16];
};

volatile struct s s;

int main(void)
{
  s;
  return 0;
}

这是我为他们使用 gcc 4.6.2 的结果：

_main:
        pushl   %ebp
        movl    %esp, %ebp
        andl    $-16, %esp
        call    ___main
        movl    _s, %eax
        xorl    %eax, %eax
        leave
        ret

        .comm   _s, 4, 2

和

_main:
        pushl   %ebp
        movl    %esp, %ebp
        andl    $-16, %esp
        call    ___main
        xorl    %eax, %eax
        leave
        ret

        .comm   _s, 64, 5

请注意在第二种情况下无法访问s。

这是编译器的错误，还是我只是在处理 C 标准的以下声明，而 gcc 开发人员只是选择了这种奇怪的实现定义并仍在按规则行事？：

什么构成对具有 volatile 限定类型的对象的访问是实现定义的。

造成这种差异的原因是什么？我自然希望整个结构都被访问（或者不被访问，我不确定），不管它的大小和里面有什么。

附：在这种情况下，您的编译器（非 gcc 或更新的 gcc）会做什么？ （如果这是您要解决的唯一部分，请在评论中回答最后一个问题，因为这不是要问的主要问题，而是更多好奇的问题）。

Answer 1

对于这个解释发生了什么的问题，C 和 C++ 之间存在差异。

clang-3.4

当将这些 sn-ps 中的任何一个编译为 C++ 时，发出的程序集在任何一种情况下都没有引用 s。事实上，两者都发出了警告：

volatile.c:8:2: warning: expression result unused; assign into a variable to force a volatile load [-Wunused-volatile-lvalue] s;

在 C99 模式下编译时未发出这些警告。如this blog post 和this GCC wiki entry from the question comments 中所述，在此上下文中使用s 会导致C 中的左值到右值转换，但在C++ 中不会。这可以通过检查 C 的 Clang AST 得到证实，因为存在来自 LvalueToRValue 的 ImplicitCastExpr，它在从 C++ 生成的 AST 中不存在。 （AST 不受结构大小的影响）。

对 Clang 源的快速 grep 在聚合表达式的发射中揭示了这一点：

case CK_LValueToRValue:
// If we're loading from a volatile type, force the destination
// into existence.
if (E->getSubExpr()->getType().isVolatileQualified()) {
  EnsureDest(E->getType());
  return Visit(E->getSubExpr());
}

EnsureDest 强制发射堆栈槽，为表达式调整大小和类型。由于不允许优化器删除易失性访问，它们在 IR 和输出 asm 中分别保留为标量加载/存储和 memcpy。鉴于上述情况，这是我所期望的行为。

gcc-4.8.2

在这里，我观察到与问题相同的行为。但是，当我将表达式从 s; 更改为 s.dummy; 时，访问权限不会出现在任一版本中。我不熟悉 gcc 的内部结构，因为我使用 LLVM，所以我无法推测为什么会发生这种情况。但基于以上观察，我会说这是由于不一致导致的编译器错误。