易失性和缓存行为

Question

我看了帖子
C volatile variables and Cache Memory

但我很困惑。

问题：
操作系统是否会自行处理或
程序员必须以这样一种方式编写程序，即变量不应进入缓存，就像将变量声明为 _Uncached 一样。

问候
学习者

Answer 1

澄清一下：

volatile 是一个 C 概念，它告诉编译器每次从内存中获取一个变量，而不是在寄存器中使用“编译器生成的”缓存版本或优化某些代码。

这里可能引起混淆的是 CPU 缓存与软件缓存（也就是寄存器中的变量）。

CPU/硬件缓存对程序是 100% 透明的，硬件确保它是 100% 同步的。没什么好担心的，当您从内存中发出 load 并且数据来自 CPU 缓存时，它与寻址内存中的数据相同。

您的编译器可能会决定将频繁使用的变量“缓存”在寄存器中，然后这些变量可能会与内存不同步，因为硬件不知道这些。这就是 volatile 关键字所阻止的。常见例子：

int * lock;
while (*lock) {
    // do work
    // lock mot modified or accessed here
}

优化编译器会发现您没有在循环中使用lock，并将其转换为：

if (*lock)
    while (true) {
        // do work
    }

如果 lock 要被例如修改，这显然不是你想要的行为。另一个线程。所以你将它标记为 volatile 以防止这种情况发生：

volatile int * lock;
while (*lock) {
    // do work
}

希望这能让它更清楚一点。