被限制为与volatile相反吗？

问题描述

我可以使用volatile进行以下操作，其中值可以通过外部函数/信号/等来修改：

volatile int exit = 0;
while (!exit)
{
    /* something */
}

并且编译器/程序集将不会缓存该值。另一方面，使用restrict关键字，我可以告诉编译器变量没有别名/仅在当前范围内被引用一次，编译器可以尝试对其进行优化：

void update_res (int *a,int *b,int * restrict c ) {
    * a += * c;
    * b += * c;
}

这是对两者的正确理解，它们基本上是彼此对立的吗？ volatile说可以在当前作用域之外修改变量，而restrict说不能吗？对于使用这两个关键字的最基本的示例，它将发出汇编指令的示例？

解决方法

它们并不完全相反。但是，是的，volatile对优化器施加了严格的约束，以不优化对对象的访问，而restrict是优化器对别名的保证/保证，因此在从广义上讲，它们在优化程序的自由方面朝相反的方向起作用。 （当然，通常只在优化的版本中起作用。）

restrict是完全可选的，仅允许额外的性能。可以“需要” volatile sig_atomic_t用于信号处理程序和主程序之间的通信，也可以用于设备驱动程序。对于任何其他用途，_Atomic通常是更好的选择。除此之外，volatile也不需要正常代码的正确性。 （_Atomic具有类似的效果，尤其是对于当前故意不优化原子的编译器。）无信号处理程序的单线程代码的正确性不需要volatile和_Atomic，无论函数调用的复杂程度，或持有指向其他变量的指针的任意数量的全局变量。按原样的规则已经要求编译器使asm给出 observable 结果，等效于一次遍历C抽象机1行。 （内存内容不是可观察的结果；这就是为什么在非原子对象上进行数据竞争的行为是不确定的。）

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volatile意味着每个C变量读（从左值到右值的转换）和写（赋值）都必须成为asm加载和存储。实际上，是的，这意味着它对于异步更改的内容（例如MMIO设备地址）是安全的，或者对于使用_Atomic int来滚动自己的memory_order_relaxed是一种不好的方法。 （When to use volatile with multi threading?-在C11 / C ++ 11中基本上从不。）

volatile说可以在当前作用域之外修改变量

这取决于您的意思。挥发性要强得多，并且可以安全地在当前范围内异步进行修改。

从该作用域调用的函数修改全局exit var 已经很安全了；如果没有内联函数，则编译器通常必须假定每个全局变量都已被修改，对于从全局指针（escape analysis或在此转换单元中调用修改文件的函数可能到达的所有变量）都相同范围的静态变量。

就像我说的，您可以将其用于多线程，但不能。 C11 _Atomic是标准化的，可用于编写可编译到同一asm的代码，但对隐含的确切含义有更多保证。 （特别是订购其他操作。）

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它们在手写asm中没有等效项，因为在源代码和机器代码asm之间没有优化器。

在C编译器输出中，如果禁用了优化功能，则不会产生任何差异。（多次读取相同的volatile的表达式可能会有细微的差别。）

禁用优化的编译会导致糟糕的无用组件，其中将每个对象都与volatile对待，以实现一致的调试。如Multithreading program stuck in optimized mode but runs normally in -O0所示，通过使变量变为非volatile来实现的优化只能在启用优化的情况下完成。另请参见this Q&A about the same issue on single-core microcontrollers with interrupts。

• Why does clang produce inefficient asm with -O0 (for this simple floating point sum)?
• How to remove "noise" from GCC/clang assembly output?-可以肯定，我已经多次链接了您。

*对于使用这两个关键字的最基本的示例，它将发出汇编指令的示例？

使用gcc10 -O3在https://godbolt.org/上尝试一下。您已经有了一个有用的restrict测试用例；它应该让编译器一次加载*c。

或者，如果您要进行搜索，那么Ciro Santilli早在2015年就已经分析了您要查询的确切功能，并给出了150多个投票。我是通过搜索site:stackoverflow.com optimize restrict来找到它的，这是第三个匹配项。

Realistic usage of the C99 'restrict' keyword?显示了您的确切情况，包括带有/不带有限制的asm输出，以及对该asm的分析/讨论。