如何防止g++优化掉一个由IRQ可以更改的变量控制的循环？

Question

考虑以下代码片段：

unsigned global;
while(global);

在一个由IRQ调用的函数中，修改了global变量。然而，g++编译器移除了“是否不为零”的测试，并将while循环转换成无限循环。

禁用编译器优化可以解决问题，但C++是否提供了一种语言构造来解决这个问题呢？

- 0xbadf00d

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@Styne666：标题就是问题。 - Necrolis

请参见https://dev59.com/m2w05IYBdhLWcg3wsz3N。 - Samuel Harmer

@Styne666：你可以取消你的踩票。问题很清楚，尽管表述不够好。而且在这方面，禁用优化并不是一个真正的答案。 - Sebastian Mach

@Styne666：原标题包含“loop”，而不是“loops”。不要固执己见。重要的是现在问题是什么，不要管谁改变了它，现在你的原始动机已经不再成立。如果OP决定不喜欢这个微调，他有权再次编辑它，SO规则说，如果发生了编辑，你可以重新投票（信息：除非发生了编辑，否则不允许重新投票）。 - Sebastian Mach

@Styne666：我看到你已经删除了你的帖子，但是你的投票仍然存在。在这种行为中，我读到的是“我错了，但我的投票仍然作为惩罚，因为你敢批评我”。如果我错了，请纠正我，我会承认我方面的任何错误。对自己诚实。 - Sebastian Mach

Answer 1

将变量声明为volatile：

volatile unsigned global;

这个关键字告诉编译器 global 可以在不同的线程中修改，所有的优化都应该被关闭。

- Luchian Grigore

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也许将“所有优化”更改为“某些优化”，因为仍然可以应用许多优化。例如，在global = 5 + 6;中，您的语句可能暗示着5 + 6没有被简化。 - Sebastian Mach

添加volatile限定符并不会改变所创建的操作码，它仍然会被翻译成一个无限循环... - 0xbadf00d

@luchian，循环不一定会停止，因为这是未定义的（数据竞争）。 - Johannes Schaub - litb

@JohannesSchaub-litb，你认为他应该怎么做呢？ - Luchian Grigore

是的，这仍然是数据竞争。C++标准中没有将机器字长特殊对待的规定。C++当然可以支持那些无法以其本身字长进行原子写入或读取的CPU。 - David Schwartz

Answer 2

由于您正在使用GCC并且您说使变量volatile不起作用，因此您可以通过欺骗编译器来让优化器认为循环改变了变量：

while(global)
  asm volatile("" : "+g"(global));

这是一个内联汇编语句，它表示它修改了变量（作为输入输出操作数传递）。但它是空的，所以在运行时显然不会执行任何操作。尽管如此，优化器认为它修改了变量 - 程序员这么说，而编译器除了操作数替换（即简单地用另一个文本替换一个文本）之外，实际上并不关心内联汇编的主体，并且不会对其进行任何有趣的操作。

由于主体为空且使用的约束是可用的最通用约束，因此它应该可靠地在所有支持GCC内联汇编的平台上工作。

- user784668

Answer 3

你可以在函数声明中使用GCC属性来按照每个函数的基础禁用优化：

void myfunc() __attribute__((optimize(0)));

请查看GCC函数属性页面获取更多信息。

- Silas Parker

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如果变量必须位于特定的内存段中，请使用section变量属性将其正确放置。您可能还需要将其标记为volatile。 - Silas Parker