Question

posix标准说像mutex这样的东西会强制执行内存同步。但是，编译器可能会重新排序内存访问。说我们有

lock(mutex);
setdata(0);
ready = 1;
unlock(mutex);

可能会通过编译器重新排序将其更改为以下代码，对吧？

ready = 1;
lock(mutex);
setdata(0);
unlock(mutex);

那么互斥量如何同步内存访问？更确切地说，编译器如何知道重锁不应该在锁定/解锁时发生？

实际上这里针对单线程方面，就绪分配重新排序是完全安全的，因为在函数调用锁（mutex）中没有使用ready。

EDITED：因此，如果函数调用是编译器无法实现的，我们可以将其视为编译器内存障碍，如

asm volatile("" ::: "memory")

Answer 1

一般的答案是，如果你想将它用于POSIX目标，你的编译器应该支持POSIX，这种支持意味着它应该知道避免重新排序锁定和解锁。

也就是说，这种知识通常是以一种微不足道的方式实现的：编译器不会通过调用可能使用或修改它们的外部函数来重新排序对（不可证实的本地）数据的访问。它应该知道关于lock和unlock的特殊以便能够重新排序。

不，它并不是那么简单，因为“对全局函数的调用始终是编译器障碍” - 我们应添加“除非编译器知道有关该函数的特定内容”。它确实发生了：例如Linux上的pthread_self（NPTL）使用__const__属性声明，允许gcc重新排序pthread_self()次调用，甚至完全取消不必要的调用。

我们可以轻松想象支持获取/释放语义的函数属性的编译器，使lock和unlock小于完整的编译器屏障

Answer 2

编译器不会在不清楚安全的地方重新排序。在你的“假设”示例中，你没有提出重新排序的内存访问，你问的是编译器是否完全改变了代码排序 - 而且它不会。编译器可能做的事情是更改实际内存读/写的顺序，但不更改函数调用（使用或不使用这些内存访问）。

编译器可能重新排序内存访问的示例...假设您有以下代码：

a = *pAddressA;
b = *pAddressB;

并考虑pAddressB的值在寄存器中而pAddressA不在寄存器中的情况。编译器首先读取地址B，然后将pAddressA的值移到同一个寄存器中，以便可以接收新位置，这是公平的游戏。如果在这些访问之间碰巧发生了函数调用，则编译器无法执行此操作。

编译器内存屏障和互斥锁

2 个答案: