Question

C11 6.7.3类型限定词，第7段，内容如下：

具有volatile限定类型的对象可能会以实现未知的方式进行修改，或者具有其他未知的副作用。因此，任何涉及这种对象的表达都应严格按照抽象机的规则进行评估，如5.1.2.3所述。

在以下示例中，第三行中访问的对象是否符合上述规则？

int x;
volatile int *p = &x;
*p = 42;

换句话说，左值*p具有类型volatile int的事实是否意味着正在访问易失性对象，或者p指向非易失性的事实object x意味着编译器可以利用这些知识进行优化并省略volatile访问？

由于它可能是有意义的，我感兴趣的特定用例不在普通C的范围内;它涉及使用pre-C11结构（可以是内联asm或简称为黑盒子）进行线程同步的原子，用于原子比较和交换，具有以下成语：

do {
    tmp = *p;
    new = f(tmp);
} while (atomic_cas(p, tmp, new) != success);

这里指针p将具有类型volatile int *，但是我关注当实际指向的对象是非易失性时会发生什么，特别是编译器是否可以转换单个从*p访问tmp = *p到以下格式的两次访问：

do {
    new = f(*p);
} while (atomic_cas(p, *p, new) != success);

这显然会导致代码不正确。因此，目标是确定所有这些指向对象实际上是否需要volatile int。

Answer 1

更新 2017年2月18日

以下答案引用＆amp;讨论了标准中的语言，基本原理中的一些矛盾语言以及来自gnu.cc的一些评论的矛盾。有一个缺陷报告基本上有标准应该说的委员会协议（虽然仍然是开放的），并且意图一直是，并且实现总是反映出，它不是对象的波动性重要（根据标准），但是（左值）的波动性（根据基本原理）。（感谢Olaf提及此DR。）

C11版本1.10的缺陷报告摘要日期：2016年4月DR 476 volatile semantics for lvalues 04/2016打开

否。因为访问的对象不易变。

对象p是指向volatile int的类型指针。但x不是volatile限定类型的对象。 p的资格会影响通过它进行的访问，但不影响它指向的对象的类型。通过volatile左值访问非限定类型对象没有限制。因此，通过p访问x不是对volatile属性类型的对象的访问。

（有关访问限定类型对象的限制，请参见6.7.3类型限定符。它只是说您无法通过不合格的左值访问易失性限定对象。）

另一方面，this post引用了国际标准的基本原理6.7.3 - 编程语言 - C：

将值转换为限定类型无效;资格（volatile，比如说）因为它已经发生，对访问没有任何影响案件之前。如果有必要访问非易失性对象使用volatile语义，技术是转换地址反对适当的指向限定类型的指针，然后取消引用指针。

但是，我无法在标准中找到语义，即语义基于左值类型。来自gnu.org：

混淆的一个方面是用于定义的对象之间的区别   volatile类型和volatile左值。从C标准来看   在视图中，使用volatile类型定义的对象具有外部可见性   行为。您可以将这些对象视为只有很少的示波器   探针附加到它们，以便用户可以观察一些属性   访问它们，就像用户可以观察写入的数据一样   输出文件。但是，该标准并不清楚是否   用户可以观察易失性左值对普通对象的访问。

[..]从标准中不清楚是否挥发性左值   提供比非易失性左值更多的保证，如果   基础对象是普通的。

不，因为没有副作用：

即使*p的语义必须是易变的语义，标准仍然说：

5.1.2.3程序执行4在抽象机器中，所有表达式都是按语义指定进行评估。一个实际的实现如果能够推断出它的表达式，则无需评估表达式的一部分不使用该值，并且不产生所需的副作用（包括通过调用函数或访问volatile而导致的任何问题对象）。

同样，代码中没有volatile对象。虽然只看到p的编译单元无法进行优化。

还要记住

6.7.3类型限定符7 [...]对具有volatile限定类型的对象的访问构成是实现定义的。

5.1.2.3程序执行8每个实现都可以定义抽象语义和实际语义之间更严格的对应关系。

因此，仅仅出现挥发性左值并不能告诉你什么是“访问”。除了记录在案的实施行为之外，您无权谈论“*p对tmp = *p的单一访问权”。

Answer 2

不完全确定，但我认为关键是对象具有的类型与对象定义的类型之间的区别。

从C11（n1570）6.3.2.1 p1（脚注省略，emph.mine）：

lvalue 是一个表达式（对象类型不是void），可能指定一个对象;如果左值在评估时未指定对象，则行为未定义。 当一个对象被称为具有特定类型时，该类型由用于指定对象的左值指定。 [...]

它是左值，它定义了对象对特定访问的类型。相反，*p不表示对象已定义 volatile。例如，同上。 6.7.3 p6（emph.mine）读取

[...]如果尝试通过使用具有非volatile限定类型的左值来引用具有volatile限定类型的对象已定义，则行为未定义。 ^133）

^133）这适用于行为就像使用限定类型定义的对象，即使它们实际上从未被定义为程序中的对象（例如内存映射中的对象）输入/输出地址）。

如果意图是允许显示的代码被优化，那么问题中的引用可能会读取 具有 [用[volatile]限定类型定义的对象可能被修改[...]

标识符^*）的“定义”在6.7第5段中定义。

同上。 6.7.3 p7（什么构成对具有volatile限定类型的对象的访问是实现定义的。）为实现者提供了一些余地，但对我来说，意图似乎是侧面 - 修改由n表示的对象的效果应该被认为是符合要求的实现。

^*） Afaik标准没有在任何地方定义“用（某种类型）定义的对象”所以我把它读作“一个对象，由一个用（某种类型）声明的标识符指定定义“。

指针指向非易失性对象的指针行为的要求

2 个答案: