C 易失性存储器模型

Question

volatile 关键字是否强制跨线程可见性？例如：

volatile int bar;
mutex mut;

void foo()
{
    bar = 4;

    // (*) Possible other thread changes to `bar`. No instructions here,
    // just time that passes.

    lock(&mut);

    // (1) If 'bar' had _not_ been declared 'volatile', would the compiler
    // be allowed to assume 'bar' is '4' here?
    //
    // (2) If 'bar' _is_ declared 'volatile', the compiler is 
    // forced to add the necessary instructions such that changes to
    // 'bar' that may have occurred during (*) are visible here.

    unlock(&mut)
}

不询问原子性或顺序（我假设lock(mutex) 的任何合理实现都会在适合架构的情况下添加适当的内存和编译器围栏）- 只是可见性问题。

Answer 1

即使您不将bar 标记为易失性，编译器也无法确定该值同时未被修改，因为它是一个全局 值。

所以它必须再次读取它（互斥函数被调用，它可以是任何访问bar 并更改它的函数），无论是否易失。

local 值会有所不同，例如，绑定在硬件寄存器上，该寄存器可能会独立于程序执行而改变，其中需要 volatile 关键字。

Answer 2

(1) 如果“bar”没有被声明为“volatile”，编译器会 可以在这里假设“bar”是“4”吗？

volatile 的属性非常容易理解：每次都从内存位置读取它，而无需优化任何相关的东西。无论是否有多个线程，一个 volatile 限定变量仍然具有相同的属性。

这是否意味着volatile 强制跨线程“可见性”？

这可能是其属性的副作用。但这在多线程程序中不应该是必需的。使用适当的同步原语（例如互斥锁或原子变量），编译器必须跨不同线程强制对象中的可见性或最后存储的值。在 C11 和 POSIX 线程中都是这种情况。支持多线程程序的编译器应该能够生成代码正确的代码来强制执行此操作，而无需 volatile。所以，答案是否定的；您不需要在多线程程序中使用volatile 来强制更改对象（变量）。