为什么 glibc 中 x86 的读写屏障不使用 __volatile asm？答案

【问题标题】：Why do read and write barrier for x86 in glibc not use __volatile asm?为什么 glibc 中 x86 的读写屏障不使用 __volatile asm？
【发布时间】：2020-09-29 09:02:14
【问题描述】：

我正在学习glibc（版本是2.32）。至于内存屏障，x86的读、写和全屏障如下：

#define atomic_full_barrier() \
    __asm __volatile (LOCK_PREFIX "orl $0, (%%" SP_REG ")" ::: "memory")
#define atomic_read_barrier() __asm ("" ::: "memory")
#define atomic_write_barrier() __asm ("" ::: "memory")

如cppreference 和this answer 说，volatile 告诉编译器不要优化和重新排序这条指令。

为什么读写屏障不使用__asm __volatile，而完全屏障使用它？

【问题讨论】：

标签： c gcc glibc inline-assembly memory-barriers

【解决方案1】：

没有输出操作数的asm 语句隐含为volatile (GCC manual)。
所以它们实际上都是volatile，这是它们不被优化器删除的必要条件。

（非volatile asm 被假定为一个没有副作用的纯函数，仅在需要产生输出时运行。只有当优化器决定需要运行 asm 语句时，才会破坏 clobbers） .

不同的作者选择或多或少明确。如果你git blame，我希望你会看到这些是在不同的时间和/或不同的人写的。

【讨论】：

非常感谢您的快速回答。为什么没有输出操作数的asm 语句隐含volatile？如果这条语句没有副作用和输出操作数，编译器可以丢弃它吗？
我对@987654331@ 的效果有点困惑。 GCC manual 表示，如果 GCC 的优化器确定不需要输出变量，它们有时会丢弃 asm 语句。是不是意味着volatile 只阻止优化器丢弃输出不需要的语句，但不阻止它们丢弃没有副作用的语句？
@ZiheLiu：如果它没有输出并且不是volatile，编译器将总是能够丢弃它。就像调用纯函数而不将返回值分配给任何东西一样。在设计语法时，强制人们为这种情况写volatile 可能会更好，但这使其与 GNU C“基本”asm 语句一致（无约束）。但是，您几乎不应该将基本 asm 用于任何事情 (gcc.gnu.org/wiki/ConvertBasicAsmToExtended)
如果是volatile但没有副作用，编译器可以丢弃它吗？换句话说，如果它没有输出并且不是volatile，但有副作用（例如更改输入内存或寄存器），编译器可以丢弃它吗？
@ZiheLiu：编译器只知道你通过 volatile 告诉他们什么，以及约束。缺少volatile 意味着它除了编写输出操作数之外没有任何必要的副作用。使用volatile 有效地告诉编译器有副作用。（实际上，它告诉编译器该语句必须运行与 C 抽象机器运行它的次数一样多，而不是重新排序 wrt。任何其他 volatile 访问，包括 volatile int 或任何加载和存储。）