c++ - 将 volatile 用于 WinAPI 线程之间的共享变量

Question

C++ 编译器对线程一无所知，C++ 编译器将“线程”简单地视为一个函数。

现在假设我有两个线程/函数，并且我有一个全局变量。

如果我在这两个线程/函数中访问全局变量，C++ 编译器可以优化这两个线程中的变量访问代码，并将全局变量复制到寄存器中，然后开始操作寄存器而不是内存位置。现在由于每个线程都有一组唯一的寄存器，如果这两个线程同时运行，那么它们将不会访问内存中的全局变量，而是每个线程都在操作自己的寄存器!

因此，如果我将全局变量设置为 volatile，那么这将告诉 C++ 编译器不要优化变量的访问代码，而是始终直接访问内存位置。

这是正确的吗？

Answer 1

是的。不，也许吧。

在现代、标准、跨平台的 C++ 中 volatile既不是必要的，也不是足够的来实现你正在做的事情。仅仅因为您告诉编译器不要优化读取，您就不会告诉 cpu/内存不应重新排序读取/写入。该标准还规定，在您可能正在写入的同时从某处读取数据是未定义的行为。由于它们不合理的强大内存模型，您可能会在 x86/x64 上逃脱，但您不应该冒险。 volatile用于驱动程序和操作系统与硬件对话。

您应该使用现代方法来执行此操作，即使用 std::atomic<...> .您可以安全地同时读取和写入 std::atomic并且读/写不会被优化掉*。这是正确的选择。

但是...如果您专门为 Windows 编写代码并使用 Visual Studio 的风格，那么编译器在使用 volatile 时会提供额外的保证。使用正确的编译器选项，这将适用于您的情况。 VS增加了对volatile的保证强度类似于 C# 和 Java 使用 volatile 的目的。这意味着在您的情况下它将起作用。在最新版本的 VS 上，您可以通过 /volatile 控制此行为编译器选项。但是，除非必要，否则我不建议这样做。除非别无选择，否则请使用标准的 std::atomic。

请注意，C++/Java 和 VS 对 volatile 的扩展实际上比使用 std::atomic 弱. std::atomic保证 顺序一致性，Java 和 C# 都不做，这意味着 Dekkers algorithm可以与 std::atomic 一起使用。

* std::atomic的 实际上可以被优化掉，但前提是你不可能在 as-if 规则下注意到。这是它们优于 volatile 的另一个原因。这会破坏优化，因为它必须简单地完成，即使不必要，因为编译器无法推理。