我需要记忆障碍吗？

Question

在下面的C99示例中，是否保证在读取或写入缓冲区后设置buffer_full标志（即使启用了-O2优化）？ 还是我需要一个内存屏障来确保正确的顺序？

我希望这可以在对齐的32位读写是原子的系统上运行。

假设每个线程仅运行一个实例，并且没有其他线程在访问buffer或buffer_full 。

char buffer[100];
int buffer_full;

// write interesting data to the buffer. does not read.
void fill_buffer(char* buffer, size_t buffsz);
// read the interesting data in the buffer. does not write.
void use_buffer(const char* buffer, size_t buffsz);

void writer_thread()
{
    if (!buffer_full) {
        fill_buffer(buffer, sizeof(buffer));
        // is a memory barrier needed here?
        buffer_full = 1;
    }
}

void reader_thread()
{
    if (buffer_full) {
        use_buffer(buffer, sizeof(buffer));
        // is a memory barrier needed here?
        buffer_full = 0;
    }
}

Answer 1

我认为您是在问编译器是否可以通过调用fill_buffer()和read_buffer() fill_buffer() buffer_full的分配重新排序。 仅当这种优化（和任何优化）不会改变程序的外部可观察行为时，才允许这样做。

在这种情况下，由于buffer_full具有外部链接，因此编译器不太可能对是否允许优化抱有信心。 这可能是能够做到这一点，如果的定义fill_buffer()和use_buffer()函数，和每一个他们自己称之为功能等 。 与writer_thread()和reader_thread()函数位于同一翻译单元中，但这在某种程度上取决于它们的实现。 如果合格的编译器不确定是否允许优化，则它一定不能执行。

由于您的命名暗示这两个函数将在不同的线程中运行，但是，如果没有诸如内存屏障之类的同步操作，您将无法确定一个线程将感知到对共享，非_Atomic ，非-由其他线程执行的volatile数据。

此外，如果一个线程写入一个非原子变量，而另一个线程访问该相同变量（读或写），则将存在数据争用，除非在每个可能的总体操作顺序中，在两者之间进行了同步操作或原子操作。 volatile变量在这里并没有真正帮助（请参阅为什么volatile在多线程C或C ++编程中不被认为有用 ）。 但是，如果使buffer_full原子，或者使用对其进行原子读和写操作来实现函数，则这将避免数据竞争，不仅涉及该变量，还涉及buffer （对于您当前的代码结构）。