c - 评估/访问结构

Question

考虑同一代码的两个略有不同的版本:

struct s
{
  int dummy[1];
};

volatile struct s s;

int main(void)
{
  s;
  return 0;
}

和

struct s
{
  int dummy[16];
};

volatile struct s s;

int main(void)
{
  s;
  return 0;
}

这是我为他们使用 gcc 4.6.2 得到的:

_main:
        pushl   %ebp
        movl    %esp, %ebp
        andl    $-16, %esp
        call    ___main
        movl    _s, %eax
        xorl    %eax, %eax
        leave
        ret

        .comm   _s, 4, 2

和

_main:
        pushl   %ebp
        movl    %esp, %ebp
        andl    $-16, %esp
        call    ___main
        xorl    %eax, %eax
        leave
        ret

        .comm   _s, 64, 5

请注意在第二种情况下无法访问s。

这是一个编译器错误还是我只是在处理 C 标准的以下声明，而 gcc 开发人员只是选择了这样一个奇怪的实现定义并且仍在遵守规则？:

What constitutes an access to an object that has volatile-qualified type is implementation-defined.

造成这种差异的原因是什么？我很自然地希望整个结构都被访问(或者不被访问，我不确定)，而不管它的大小和里面有什么。

附言在这种情况下，您的编译器(非 gcc 或更新的 gcc)会做什么？ (请在评论中回答最后一个问题，如果这是您要解决的唯一部分，因为这不是要问的主要问题，而是更多的好奇问题)。

Answer 1

对于这个问题，C 和 C++ 之间存在差异，这解释了发生了什么。

clang-3.4

将这些代码段中的任何一个编译为 C++ 时，发出的程序集在任何一种情况下都没有引用 s。事实上，两者都发出了警告:

volatile.c:8:2:警告:表达式结果未使用；分配给变量以强制进行易变负载 [-Wunused-volatile-lvalue]
s;

在 C99 模式下编译时不会发出这些警告。如 this blog post 中所述和 this GCC wiki entry from the question comments ，在此上下文中使用 s 会在 C 中导致左值到右值的转换，但在 C++ 中不会。这通过检查 C 的 Clang AST 得到确认，因为有一个来自 LvalueToRValue 的 ImplicitCastExpr，它在从 C++ 生成的 AST 中不存在。 (AST 不受结构大小的影响)。

Clang 源代码的快速 grep 在聚合表达式的发射中揭示了这一点:

case CK_LValueToRValue:
// If we're loading from a volatile type, force the destination
// into existence.
if (E->getSubExpr()->getType().isVolatileQualified()) {
  EnsureDest(E->getType());
  return Visit(E->getSubExpr());
}

EnsureDest 强制发出堆栈槽，其大小和类型适合表达式。由于不允许优化器删除 volatile 访问，因此它们在 IR 和输出 asm 中分别保留为标量加载/存储和 memcpy。鉴于上述情况，这是我所期望的行为。

gcc-4.8.2

在这里，我观察到与问题中相同的行为。但是，当我将表达式从 s; 更改为 s.dummy; 时，访问权限不会出现在任何一个版本中。我不熟悉 gcc 的内部结构，因为我不熟悉 LLVM，所以我无法推测为什么会发生这种情况。但是根据以上观察，我会说这是一个由于不一致而导致的编译器错误。