Компилятор связан - эти два кода C действительно идентичны?

Question

В многопоточной или RTOS-среде эти коды ниже идентичны?

Я считаю, что это не так. Но является ли 1-й код абсолютным сохранением в многопоточной среде? Есть ли правило для компилятора для назначения регистра для «ga» и не будет читать «ga» позже в func_a()?

Я знаю, что могу использовать блокировку, но это не вопрос о том, как защитить данные. Это просто вопрос о поведении компилятора.

// ga - глобальная переменная.

int func_a() { 

    int a = ga; 
    return a>2 ? a-2 : 2-a; 
} 

int func_b() { 

    return ga>2 ? ga-2 : 2-ga; 
} 

Мое намерение ищет стандартным способом (не конкретной платформы) только один раз прочитать га и присваивает его значение локальной переменной «а».

«a» может использоваться последовательно, независимо от того, изменился ли параметр «ga».

Answer 1

Обе эти версии кода имеют неопределенное поведение перед несколькими потоками, выполняющими функции. Конечно, разные компиляторы могут делать разные вещи в отношении сохранения глобальной переменной в регистры или нет. Более того, нет никакой гарантии, что присвоение локальной переменной может выполняться атомным способом в отношении потоков, которые изменяют глобальную переменную.

Answer 2

поведение зависит от того, какой компилятор вы используете, у каждого компилятора есть свои правила относительно оптимизации.

Answer 3

В стандарте C нет правила, требующего от компилятора реализовать эти функции по-разному. например При работе с регистрами компилятор может или не может «оптимизировать» присвоение от ga до a (т. Е. «Оптимизировать», я имею в виду: загрузите ga в REG, затем используйте тот же REG для выполнения остальных вычислений , используя его как a). Или это может не так.

Если вы хотите реализовать блокировки свободной структуры данных:

1. C99 не предлагает ничего, что может помочь вам.
2. C11 (очень современный стандарт) предлагает вам атомные типы данных.

Если вы используете C99, то вам необходимо либо:

1. Используйте замки (и, следовательно, не безблокировочного код)
2. Будьте готовы к написанию архитектуры определенный код. Самое меньшее, что вам нужно сделать, это использовать минимальный набор атомных операций, как это сделано в this library, который реализует блокирующие данные структуры данных с использованием атомных операций, предоставляемых x86, x86_64 и ARM ISAs.

В более ранней версии этого ответа, я коснулся стороны вопрос в (который имеет отношение к volatile, и которая на самом деле не имеет отношения к вашему реальному вопроса):

Eсти один случай, который может поставить ограничение на то, как реализовано func_b, но я фактически ухожу по касательной здесь: Если ga объявлен как volatile.

Если ga летуч, то каждый читал на gaдолжны нагрузки ga из памяти заново. то есть в func_b, ga будет загружаться из памяти два раза. Один раз для сравнения, и один раз, чтобы вычислить возвращаемое значение. Ожидаемое использование, например, означает, что ga относится к порту ввода/вывода с отображением памяти. Затем, если значение ga изменяется между двумя считанными, это отразится на возвращаемом значении. Однако, если вы измените ga в другом потоке, не ожидайте нормального/определенного поведения.

С другой стороны, не имеющий volatile классификатор не означает, что ga будет читаться только один раз в func_b. И нет никакого классификатора, который является «противоположностью летучих».

Answer 4

Два фрагмента, вероятно, будут иметь идентичный машинный код. Ни один из них не является безопасным в многопоточном случае.

принудительно создает временную переменную, но поскольку копия из ga в переменную volatile не гарантируется быть атомарной, это не является потокобезопасным.

Единственный безопасный способ писать подобный код, с охранниками:

int func_a() { 

    mtx_lock(&ga_mutex); 
    int a = ga; 
    mtx_unlock(&ga_mutex); 

    return a>2 ? a-2 : 2-a; 
}