优化器删除指针解引用行

Question

我遇到了一个问题，优化器似乎删除了非常必要的代码行。一些背景：我有一个与PCIe驱动程序交互的程序。我有一个整数指针UINT32 *bar_reg;，它指向我正在通信的BAR寄存器的用户空间地址。要写入寄存器，我只需解引用指针。*(bar_reg + OFFSET) = value;

在没有任何优化的情况下，这个方法可以正常工作。但是一旦我打开任何级别的优化，所有解引用指针的行都会被删除。我最终是通过在Visual Studio中逐步执行才发现了这个问题，然而不受平台影响。直到现在我一直在关闭优化器的情况下使用这个程序，但是在Linux中使用我的库代码的某个人想要打开优化器。因此，我想知道为什么会出现这个问题，以及最合理的修复/解决方法是什么。

- Alex Crook

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代码优化后表现不同通常是由于未定义行为。 - Neil Kirk

Answer 1

使用volatile关键字可以防止对该变量的优化。

例如：

volatile UINT32 *bar_reg;

这里的问题在于编译器假定由于程序未访问内存，因此内存将保持不变，因此它可能会尝试优化对该内存的一些写入操作。

- bialpio

Answer 2

您遇到的问题涉及到仿佛规则，它允许优化器以任何方式转换您的代码，只要不影响程序的可观察行为。

因此，如果您只写入变量但从未在程序中实际使用它，则优化器认为没有可观察的行为，并假定可以有效地优化掉写操作。

在您的情况下，数据在程序外被观察到，向编译器和优化器指示的方法是通过volatile限定符，cppreference告诉我们（以下是我的强调）:

类型为volatile-qualified的对象，或者是volatile对象的子对象，或者是const-volatile对象的可变子对象。对于优化目的，volatile对象上的每个访问（读取或写入操作、成员函数调用等）都被视为可见的副作用[...]

供参考，《as-if规则》在草案C++标准的第1.9节中有所涉及，该节说：

“相反，符合要求的实现需要模拟（仅）以下所解释的抽象机器的可观察行为。”

“关于‘as-if rule’，volatile也在第1.9节中有涵盖，它说：访问volatile对象严格按照抽象机器的规则进行评估。”

- Shafik Yaghmour