c++ - DMA 的同步要求

Question

我给你讲个故事:

我有两个缓冲区设置，用于执行所谓的 ping ponging。我有一个指向每个缓冲区的 DMA 系统。

系统设置为 DMA 将数据写入一个缓冲区，而中断处理另一个缓冲区中的数据。

看起来像这样:

#include <atomic>
#include <array>
#include <algorithm>

using buf_t = std::array<std::uint32_t, 32>;

std::array<buf_t,2> ping_pong;

/*
 * In this example I am just going to push the data to a "peripheral"
 */
#define PORT (*(volatile std::uint32_t*)0x1234)


void handle_data(buf_t const& data)
{
    std::for_each(std::begin(data),std::end(data), [](auto x){
        PORT = x;
    });
}

void isr1(void)
{
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order::memory_order_acquire);
    handle_data(ping_pong[0]);
}
void isr2(void)
{
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order::memory_order_acquire);
    handle_data(ping_pong[1]);
}

现在我的问题是:

这是定义的行为吗？是什么阻止了编译器摆脱对 ping_pong 的任何访问，因为它看不到设置它的内容？

至少对于当前的 gcc 编译器，它似乎 可以工作:godbolt

Answer 1

我手头没有任何硬性答案，但乍一看，我会假设因为 ping_pong 是全局的，它有外部链接，因此编译器无法在那个翻译单元中优化它。

编译器不知道它将从那个 TU 中的什么地方写入，但是，当最终将所有 TU 链接在一起(对于应用程序)时，我会假设如果仍然不使用该对象可能会被丢弃。如果这段代码被编译成一个库，编译器将保持这个全局对象不变，因为它不知道外部代码是否会使用它。

==

我破解了你的代码以在 main 中创建 ping_pong，并调用:isrX(ping_pong[y])，它在 clang 上，导致包括 ping_pong 在内的大部分代码在 clang 上被优化掉。这似乎表明外部链接正在保持 ping_pong，而不是端口是易变的/从源自 ping_pong 数组的数据写入端口。

正如您所注意到的，在 GCC 上，代码保持完整，这可能暗示这是未定义的行为。存在另一种可能性，对于 GCC，编译器可能会检测到修改任何导致更新 volatile 端口的源变量将不会剔除这些源变量。