给优化器更大的“许可证”

Question

我知道volatile 变量背后的概念。基本上所有对该变量的读写必须发生。有没有办法让优化器只做所有的写入并假设读取将始终保持不变（除非通过写入修改）。

另外（沿着相同的思路）有一种方法可以为编译器定义一种新的内存类型来存储变量。例如，如果我有一个带 SD 卡的微控制器，我可以将 SD 卡定义为存储内存的地方（或者我是否明确必须自己完成所有读/写操作）。

作为记录，如果我可以在 gcc 上专门（且仅）做任何事情，我将使用 gcc 作为我的编译器

Answer 1

我知道 volatile 变量背后的概念。

好的...

基本上所有对该变量的读取和写入都必须发生。

绝对不是“基本上”。

有没有办法让优化器摆脱只做所有的写操作并假设读操作总是保持不变（除非被写修改）。

没有

volatile 用于对内存映射 I/O 的读/写访问进行建模。即使写入的值与之前写入的值相同，对此类 I/O 的“写入”通常也会触发电子设备中的活动。

volatile 没有其他用途 - 不，甚至在多线程中也没有（无论如何它都不会做你想做的事）。

来自§7.1.6.1

[ 注意：volatile 是实现的提示，以避免涉及对象的激进优化 因为对象的值可能会通过实现无法检测到的方式进行更改。此外， 对于某些实现，易失性可能表明需要特殊的硬件指令才能访问 物体。详细语义见 1.9。一般来说， volatile 的语义旨在 在 C++ 中与在 C 中相同。 — 尾注 ]

这里的含义是，除非您确切了解实现对 volatile 变量的作用，否则您无权使用它。

它的使用是不可移植的，所以如果使用的话，应该包含在你正在处理的任何概念的特定于实现的专业化中。

Answer 2

简单地消除读取的波动性怎么样？

事实证明这根本不简单。

以下似乎只能在 clang 上可靠地工作。并且仅在进行易失性写入之前创建 hw_reg_read 别名时。

volatile int * hw_reg = (int*)0x0001003B;

int main()
{
    /*obtain nonvolatile alias*/
    int* hw_reg_read = const_cast<int*>(hw_reg);

    /*volatile write*/
    *hw_reg = 42;

    /*nonvolatile read*/
    int i = *hw_reg_read;

    return i;
}

我暂时把它留在这里当稻草人。

Answer 3

在较高级别上，您可以使用智能指针，如discussed here。

您正在谈论以某种方式赋予变量另一个属性（至少）。如果变量具有给定的属性，则在访问它时采取不同的操作（读取或写入）。

为此，您需要修改编译器。这是可能的。例如，8051 编译器具有允许对变量进行位访问和页面访问的属性。许多嵌入式系统的编译器都有将变量放置在特定内存块中的语法。

我建议先尝试智能指针包装器。

另一个想法是将变量放入一个类中并提供 getters 和 setters 来为您的环境建模（不允许直接访问）。

Answer 4

我想这可能就是我想要的：

template<class T>
class smartWriter{
    volatile T* Volatile;  //Use this for writes
    T* NotVol;  //Use this for reads
    public:
        smartWriter(T* add) : Volatile(add),NotVol(add){
        }
        operator T&() const{
            return *NotVol;  //reads involve the non volatile one
        }
        void operator=(T data){
            *Volatile = data;  //writes involve the volatile one
        }

};

int main(int argc,char** args){
    smartWriter<int> smtVar(((int*)0xdeadbeaf)) ;  //Initialize var with address "0xdeadbeef"
    smtVar = 12;  //Optimizer can not get rid of this
    int other = smtVar;  //Optimizer might get rid of this?

    system("Pause");
}

感谢您用智能指针激发我的想象力......