为什么ACCESS_ONCE如此复杂？

Question

Linux的ACCESS_ONCE宏定义如下：

#define ACCESS_ONCE(x) (*(volatile typeof(x) *)&(x))

我了解这段代码的作用，但不明白为什么它如此复杂？我的理解是它完成以下操作：

1. 获取关注变量的地址（创建一个临时指针）
2. 将其转换为相同类型的volatile指针
3. 对该指针进行解引用操作

你有什么想法，为什么不能以更简单的方式实现，比如：

 #define ACCESS_ONCE(x) ((volatile typeof(x))(x))

- user3480510

Answer 1

ACCESS_ONCE宏用于从存储位置检索值，该存储位置已知（或被怀疑）为易变的，但未被标记为此类类型。目的是以这样的方式检索存储位置的当前值，以打败优化编译器，否则可能会将值缓存到寄存器中，或者根本不提供存储位置。按照C标准，通过声明适当类型的指向该位置的指针，可以间接地将“volatile”应用于存储位置。这要求严格按照抽象机器的规则评估对象。你提出的修改不会将“volatile”应用于存储位置，因此无法实现此目的。检索值的操作可能会受到优化。顺便说一下，我认为这是所述目的的简洁模型。对于比这更糟糕的事情，我保留“复杂”的说法。

- david.pfx

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谢谢你，David，提供清晰明确的解释。 - user3480510

一些更多的背景信息：C标准允许将“volatile”限定符分配给数据，而不是对数据的访问。有很多人认为这很愚蠢；其中包括Linus在内。此外，“volatile”还存在一些问题，以至于在Linux内核、多线程等方面被视为有害。因此，在ACCESS_ONCE宏（和类似宏）中使用的技术是一种在需要时仅强制执行具有C volatile语义的访问的方法，避免了缺点。请注意，这引起了足够的争议，以致于导致GCC回归！ - hmijail

Answer 2

对于“简单”变量进行volatile转换基本上是无用的 - 它不会改变底层访问语义，因此这不是您想要的。

- mfro

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你怎么知道他/她想要什么？ - jag

如果你将任何东西转换为volatile，你可能会期望将该任何东西的存储类更改为volatile。然而，它并不是这样工作的。把一个强制类型转换想象成创建一个临时对象，该对象具有所需的类型（如果你将整数转换为double，你不会期望底层变量变为double，对吧？）。 - mfro