c - 函数调用是内存屏障吗？

Question

考虑这个 C 代码:

extern volatile int hardware_reg;

void f(const void *src, size_t len)
{
    void *dst = <something>;

    hardware_reg = 1;    
    memcpy(dst, src, len);    
    hardware_reg = 0;
}

memcpy() 调用必须发生在两个赋值之间。一般来说，由于编译器可能不知道被调用的函数会做什么，它无法将对函数的调用重新排序为在赋值之前或之后。然而，在这种情况下，编译器知道该函数将做什么(甚至可以插入一个内联内置替代项)，并且它可以推断出 memcpy() 永远无法访问 hardware_reg。在我看来，编译器在移动 memcpy() 调用时不会遇到任何问题，如果它想这样做的话。

所以，问题是:单独的函数调用是否足以发出一个内存屏障来防止重新排序，或者，在这种情况下，在调用 memcpy()< 之前和之后是否需要显式内存屏障?

如果我误解了什么，请纠正我。

Answer 1

编译器无法重新排序 memcpy() hardware_reg = 1 之前的操作或者在 hardware_reg = 0 之后- 就是这样 volatile将确保——至少就编译器发出的指令流而言。函数调用不一定是“内存屏障”，但它是一个序列点。

C99 标准是关于 volatile 的(5.1.2.3/5 "程序执行"):

At sequence points, volatile objects are stable in the sense that previous accesses are complete and subsequent accesses have not yet occurred.

所以在 memcpy() 表示的序列点, volatile 访问 1必须发生，并且写入的 volatile 访问0不可能发生。

不过，有两点我想指出:

1. 取决于什么<something>也就是说，如果目标缓冲区没有做任何其他事情，编译器可能能够完全删除 memcpy()手术。这就是微软提出 SecureZeroMemory() 的原因功能。 SecureZeroMemory()在 volatile 上运行防止优化写入的合格指针。

2. volatile不一定意味着内存屏障(这是硬件的东西，而不仅仅是代码排序的东西)，所以如果你在多进程机器或某些类型的硬件上运行，你可能需要显式调用内存屏障(在 Linux 上可能是 wmb())。

   从 MSVC 8 (VS 2005) 开始，Microsoft 记录了 volatile关键字暗示适当的内存屏障，因此可能不需要单独的特定内存屏障调用:

   • http://msdn.microsoft.com/en-us/library/12a04hfd.aspx

   Also, when optimizing, the compiler must maintain ordering among references to volatile objects as well as references to other global objects. In particular,

   • A write to a volatile object (volatile write) has Release semantics; a reference to a global or static object that occurs before a write to a volatile object in the instruction sequence will occur before that volatile write in the compiled binary.

   • A read of a volatile object (volatile read) has Acquire semantics; a reference to a global or static object that occurs after a read of volatile memory in the instruction sequence will occur after that volatile read in the compiled binary.