Apakah kompiler diperbolehkan melipat-lipat volatile lokal secara konstan?

Pertimbangkan kode sederhana ini:

void g();

void foo()
{
    volatile bool x = false;
    if (x)
        g();
}

https://godbolt.org/z/I2kBY7

Anda dapat melihat bahwa tidak gccjuga clangmengoptimalkan potensi panggilan ke g. Ini benar dalam pemahaman saya: Mesin abstrak mengasumsikan bahwa volatilevariabel dapat berubah setiap saat (karena misalnya perangkat keras-dipetakan), jadi melipat- falseinisialisasi inisialisasi menjadi ifcek akan salah.

Tetapi MSVC menghilangkan panggilan untuk gsepenuhnya (menjaga membaca dan menulis volatilemeskipun!). Apakah perilaku sesuai standar ini?

^{Latar belakang: Saya kadang-kadang menggunakan konstruksi semacam ini untuk dapat mengaktifkan / menonaktifkan output debugging on-the-fly: Kompiler harus selalu membaca nilai dari memori, jadi mengubah variabel / memori selama debugging harus memodifikasi aliran kontrol sesuai . Output MSVC membaca ulang nilainya tetapi mengabaikannya (mungkin karena lipat dan / atau penghapusan kode mati), yang tentu saja mengalahkan niat saya di sini.}

Suntingan:

• Penghapusan membaca dan menulis volatiledibahas di sini: Apakah diizinkan untuk kompiler untuk mengoptimalkan variabel volatile lokal? (terima kasih Nathan!). Saya pikir standarnya sangat jelas bahwa membaca dan menulis itu harus terjadi. Tetapi diskusi itu tidak mencakup apakah legal bagi kompiler untuk mengambil hasil dari bacaan-bacaan itu dengan benar dan mengoptimalkan berdasarkan itu. Saya kira ini adalah standar yang tidak ditentukan , tetapi saya akan senang jika seseorang membuktikan saya salah.

• Saya tentu saja dapat membuat xvariabel non-lokal untuk mengesampingkan masalah ini. Pertanyaan ini lebih karena penasaran.

Saya pikir [intro.execution] (nomor paragraf bervariasi) dapat digunakan untuk menjelaskan perilaku MSVC:

Sebuah instance dari setiap objek dengan durasi penyimpanan otomatis dikaitkan dengan setiap entri ke dalam bloknya. Objek semacam itu ada dan mempertahankan nilainya yang terakhir disimpan selama eksekusi blok dan ketika blok ditangguhkan ...

Standar tidak mengizinkan penghapusan membaca melalui glvalue yang mudah menguap, tetapi paragraf di atas dapat ditafsirkan sebagai memungkinkan untuk memprediksi nilai false.

BTW, Standar C (N1570 6.2.4 / 2) mengatakan itu

Objek ada, memiliki alamat konstan, dan mempertahankan nilai yang terakhir disimpan sepanjang masa pakainya. ³⁴

---

34) Dalam kasus objek volatil, toko terakhir tidak perlu eksplisit dalam program ini.

Tidak jelas apakah mungkin ada toko non-eksplisit ke dalam objek dengan durasi penyimpanan otomatis dalam memori C / model objek.

TL; DR Kompiler dapat melakukan apa pun yang diinginkan pada setiap akses volatil. Tetapi dokumentasi tersebut harus memberi tahu Anda .-- "Semantik dari akses melalui nilai yang mudah menguap ditentukan oleh implementasi."

Standar ini mendefinisikan untuk program yang diizinkan urutan "akses mudah menguap" & "perilaku yang dapat diamati" lainnya (dicapai melalui "efek samping") bahwa suatu implementasi harus menghormati per "aturan 'seolah-olah'.

Tetapi standar mengatakan (penekanan tebal saya):

Working Draft, Standar untuk Bahasa Pemrograman C ++
Nomor Dokumen: N4659
Tanggal: 2017-03-21

§ 10.1.7.1 Kualifikasi cv

5 Semantik dari akses melalui glvalue yang volatile ditentukan oleh implementasi. [...]

Demikian pula untuk perangkat interaktif (penekanan tebal saya):

§ 4.6 Eksekusi program

5 Implementasi yang sesuai mengeksekusi program yang terbentuk dengan baik harus menghasilkan perilaku yang dapat diamati sama seperti salah satu eksekusi yang mungkin dari mesin abstrak yang sesuai dengan program yang sama dan input yang sama. [...]

7 Persyaratan paling tidak pada implementasi yang sesuai adalah:

(7.1) - Akses melalui nilai yang mudah menguap dievaluasi secara ketat sesuai dengan aturan mesin abstrak.
(7.2) - Pada penghentian program, semua data yang ditulis ke dalam file harus identik dengan salah satu hasil yang mungkin dihasilkan oleh eksekusi program sesuai dengan semantik abstrak.
(7.3) - Dinamika input dan output dari perangkat interaktif harus berlangsung sedemikian rupa sehingga mendorong output benar-benar dikirimkan sebelum suatu program menunggu input. Apa yang merupakan perangkat interaktif ditentukan oleh implementasi.

Ini secara kolektif disebut sebagai perilaku yang dapat diamati dari program. [...]

(Pokoknya kode spesifik apa yang dihasilkan untuk suatu program tidak ditentukan oleh standar.)

Jadi, meskipun standar mengatakan bahwa akses volatil tidak dapat dielakkan dari urutan abstrak efek samping mesin abstrak & perilaku yang dapat diamati yang didefinisikan oleh beberapa kode, Anda tidak dapat mengharapkan sesuatu tercermin dalam kode objek atau dunia nyata perilaku kecuali dokumentasi kompiler Anda memberi tahu Anda apa yang merupakan akses volatil . Ditto untuk perangkat interaktif.

Jika Anda tertarik pada volatile vis a vis urutan abstrak dari efek samping mesin abstrak dan / atau perilaku yang dapat diamati yang didefinisikan oleh beberapa kode (mungkin) maka katakanlah demikian . Tetapi jika Anda tertarik pada kode objek apa yang dihasilkan, maka Anda harus menafsirkannya dalam konteks kompiler & kompilasi Anda .

Kronis orang secara keliru percaya bahwa untuk akses yang mudah menguap evaluasi mesin / dibaca abstrak menyebabkan membaca diimplementasikan & tugas mesin abstrak / write menyebabkan write dilaksanakan. Tidak ada dasar untuk keyakinan ini tidak ada dokumentasi implementasi mengatakan demikian. Ketika / jika implementasi mengatakan bahwa itu benar - benar melakukan sesuatu pada "akses volatile", orang dibenarkan dalam mengharapkan sesuatu - mungkin, generasi kode objek tertentu.

Saya percaya adalah sah untuk melewatkan cek.

Paragraf yang suka dikutip semua orang

34) Dalam kasus objek volatil, toko terakhir tidak perlu eksplisit dalam program ini

tidak menyiratkan bahwa suatu implementasi harus mengasumsikan toko-toko seperti itu dimungkinkan kapan saja, atau untuk variabel volatil apa pun. Implementasi tahu toko mana yang mungkin. Misalnya, sepenuhnya masuk akal untuk mengasumsikan bahwa penulisan implisit tersebut hanya terjadi untuk variabel volatil yang dipetakan ke register perangkat, dan pemetaan seperti itu hanya mungkin untuk variabel dengan tautan eksternal. Atau suatu implementasi dapat berasumsi bahwa penulisan semacam itu hanya terjadi pada lokasi memori yang sejajar kata-kata.

Karena itu, saya pikir perilaku MSVC adalah bug. Tidak ada alasan dunia nyata untuk mengoptimalkan panggilan. Optimalisasi seperti itu mungkin sesuai, tetapi sia-sia jahat.