关于（非）易失性和优化编译器的问题

Question

我有以下 C 代码：

/* the memory entry points to can be changed from another thread but 
 * it is not declared volatile */
struct myentry *entry;

bool isready(void)
{
    return entry->status == 1; 
}

bool isready2(int idx)
{
    struct myentry *x = entry + idx;        
    return x->status == 1; 
}

int main(void) {
    /* busy loop */
    while (!isready()) 
        ; 
    while (!isready2(5)) 
        ; 
}

正如我在评论中所指出的，条目未声明为 volatile，即使它指向的数组可以从另一个线程（或者实际上甚至直接从内核空间）进行更改。

上面的代码不正确/不安全吗？我的想法是无法在 isready、isready2 的主体中执行任何优化，并且由于我在 main 中反复执行函数调用，因此应在每次调用时读取适当的内存位置。

另一方面，编译器可以内联这些函数。是否有可能以导致单次读取（因此导致无限循环）而不是多次读取（即使这些读取来自加载/存储缓冲区）的方式执行此操作？

还有第二个问题。是否可以通过仅在某些地方强制转换为 volatile 来防止编译器进行优化？

void func(void)
{
    entry->status = 1;
    while (((volatile struct myentry *) entry)->status != 2)
        ;
}

谢谢。

Answer 1

如果entry 指向的内存可以被另一个线程修改，则程序存在数据竞争，因此行为未定义。即使使用volatile 也是如此。

要让多个线程同时访问一个变量，在 ISO C11 中，它必须是 atomic type，或者受到正确同步的保护。

如果使用较旧的标准版本，则标准不提供关于多线程的保证，因此您将受到编译器任何特殊行为的摆布。

如果使用 POSIX 线程，则没有可移植的原子操作，但它确实定义了同步原语。

另见：

• Why is volatile not considered useful in multithreaded C or C++ programming?

第二个问题是个问题，我建议不要这样做，因为不同的编译器可能会以不同的方式解释含义，并且无论哪种方式，行为仍然是形式上未定义的。