C11 - 编译器忽略潜在的无限循环答案

【问题标题】：C11 - omitting potentially infinite loop by the compilerC11 - 编译器忽略潜在的无限循环
【发布时间】：2022-01-07 22:32:09
【问题描述】：

假设以下代码

struct a {
    unsigned cntr;
};

void boo(struct a *v) {
    v->cntr++;
    while(v->cntr > 1);
}

由于C11标准中的以下语句，我想知道是否允许编译器省略boo()内的while循环：

控制表达式不是常量表达式的迭代语句，¹⁵⁶⁾ 不执行输入/输出操作，不访问 volatile 对象，并且在其主体中不执行同步或原子操作，控制表达式，或者（在 for 语句的情况下）它的表达式 3，可以被实现假定为终止。¹⁵⁷⁾

¹⁵⁷⁾_{这旨在允许编译器转换，例如即使在无法证明终止时也可以删除空循环。}

v->cntr 在控制表达式中是否可以被视为一个同步，因为v 可能是指向可以在外部修改的全局结构的指针（例如由另一个线程）？

附加问题。如果v 未定义为volatile，是否允许编译器在每次迭代时不重新读取v->cntr？

【问题讨论】：

be considered as a synchronization since v may be a pointer to a global structure which can be modified externally 这是一个标准，它都是定义的，同步操作是定义的——像在你的代码中修改一个全局变量不是同步操作。
@KamilCuk 在一个或多个内存位置上的同步操作是获取操作、释放操作、获取和释放操作或消耗操作。 - I找不到consume operation的定义，但是为什么不能将读取全局内存视为consume operation？
编译器可以为所欲为，只要可观察到的结果与在抽象 C 机器上执行的程序相同。
couldn't find the definition of consume operation For memory_order_consume, a load operation performs a consume operation port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#7.17.3p5
@tstanisl 这在这种情况下正好相反，因为我希望一旦v->cntr 达到大于 1 的值，流就会停止/挂起。在此处描述的情况下，流将永远不会停止，因为编译器可能会丢弃整个 while 循环

标签： c language-lawyer infinite-loop c11

【解决方案1】：

控制表达式中的v->cntr是否可以被视为同步

没有。

来自https://port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#5.1.2.4p5：

该库定义了许多原子操作 (7.17) 和互斥锁操作 (7.26.4)，它们被特别标识为同步操作。

所以基本上，来自stdatomic.h 和mtx_* 的函数来自thread.h 是同步操作。

因为 v 可能是指向全局结构的指针，可以在外部修改（例如由另一个线程）？

没关系。对我来说，假设听起来像是不允许许多合理的优化，我不希望我的编译器假设。

如果 v 在另一个线程中被修改，那么它将是未排序的，这只会导致未定义的行为 https://port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#5.1.2.4p25。

如果 v 未定义为 volatile，是否允许编译器在每次迭代时不重新读取 v->cntr？

是的。

【讨论】：

其他同步操作大部分是对原子对象的操作。因此，如果成员 cntr 是原子成员，boo 将永远等待，直到另一个线程确保条件。