c - extern 和 volatile 的区别

Question

这个问题是关于 volatile 和 extern 变量之间的区别以及编译器优化。

在主文件中定义一个外部变量并在另一个源文件中使用，如下所示:

外部测试.cpp:

short ExtGlobal;
void Fun();

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{

    ExtGlobal=1000;
    while (ExtGlobal < 2000)
    {
        Fun();
    }
    return 0;
}

源1.cpp:

extern short ExtGlobal;

void Fun()
{
    ExtGlobal++;
}

在vs2012中为此生成的程序集如下:

用于访问外部变量的ExternTest.cpp程序集

ExtGlobal=1000;
013913EE  mov         eax,3E8h  
013913F3  mov         word ptr ds:[01398130h],ax  

while (ExtGlobal < 2000)
013913F9  movsx       eax,word ptr ds:[1398130h]  
01391400  cmp         eax,7D0h  
01391405  jge         wmain+3Eh (0139140Eh) 

修改外部变量的Source.cpp程序集

ExtGlobal++;
0139145E  mov         ax,word ptr ds:[01398130h]  
01391464  add         ax,1  
01391468  mov         word ptr ds:[01398130h],ax  

从上面的程序集来看，while 循环中对变量“ExtGlobal”的每次访问都从相应地址读取值。如果我将 volatile 添加到外部变量，则会生成相同的汇编代码。两个不同线程中的 volatile 用法和两个不同函数中的外部变量用法是相同的。

Answer 1

询问 extern 和 volatile 就像询问花生和 gorilla 。它们完全无关。

extern 只是用来告诉编译器，“嘿，不要指望在这个 C 文件中找到这个符号的定义。让链接器在最后修复它。”

volatile 本质上告诉编译器，“永远不要相信这个变量的值。即使您只是将寄存器中的值存储到该内存位置，也不要重新使用寄存器中的值 - 确保从内存中重新读取它。”

如果您想看到 volatile 导致生成不同的代码，请从变量中写入一系列读/写操作。

例如，在cygwin中用gcc -O1 -c编译这段代码，

int i;

void foo() {
    i = 4;

    i += 2;

    i -= 1;
}

生成以下程序集:

_foo proc near
mov     dword ptr ds:_i, 5
retn
_foo endp

请注意，编译器知道结果是什么，所以它会继续进行优化。

现在，将 volatile 添加到 int i 生成以下内容:

public _foo
_foo proc near
mov     dword ptr ds:_i, 4

mov     eax, dword ptr ds:_i
add     eax, 2
mov     dword ptr ds:_i, eax

mov     eax, dword ptr ds:_i
sub     eax, 1
mov     dword ptr ds:_i, eax

retn
_foo endp

编译器从不信任 i 的值，并且总是从内存中重新加载它。