为啥 GCC 会优化掉这种增量？

Posted 2023-02-22

【中文标题】为啥 GCC 会优化掉这种增量？

【英文标题】：Why does GCC optimize away this incrementation?为什么 GCC 会优化掉这种增量？

【发布时间】：2015-04-17 19:53:33

【问题描述】：

考虑以下代码：

#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

uint64_t counter = 0;

#define __STDC_FORMAT_MACROS
#include <inttypes.h>

void sig_handler(int signo) 
   printf( "%" PRIu64 "\n", counter);



int main() 
    struct sigaction act;
    act.sa_handler = &sig_handler;
    sigaction(SIGINT, &act, NULL);

    for( ;; ) 
        counter++;
    
    return 0;

如果我使用-O0 编译代码，我可以看到当我按下 CTR+C 时计数器会增加。使用-O1，这已被优化掉。为什么会这样？我该如何避免？

【问题讨论】：

哎呀，我忘了加volatile。

这可能是相关的：***.com/q/15187459/10077

在信号处理程序中，您只能访问类型为volatile sig_atomic_t（或C++11 中std::atomic 类型之一）的共享变量。

对于投票关闭 b/c 的人是不可复制的，确实可以see it live here。

另外，由于 C++14 中的易失性变化不再是有效的解决方案

【参考方案1】：

看起来 C++11 标准草案的以下部分是相关部分 1.9[intro.execution]：

当抽象机的处理被收据中断时 一个信号的对象的值，两者都不是

类型为 volatile std::sig_atomic_t nor 无锁原子对象 (29.4)

在信号处理程序执行期间未指定，并且 不在这两个类别中的任何一个对象的值 被处理程序修改的变为未定义。

由于counter 既不是volatile 也不是原子对象，因此该值未指定，因此允许编译器通过as-if rule 对其进行优化。 p>

C++14 草案中的措辞发生了变化，我们有以下内容：

如果一个信号处理程序由于调用 raise 函数而被执行，那么该处理程序的执行是 在调用 raise 函数之后和返回之前排序。 [注：收到信号时 由于另一个原因，信号处理程序的执行通常相对于其余部分是无序的 程序。 ——尾注]

这似乎在某种意义上使它未指定，因为它只是说明序列处理程序未排序的注释，但如果我们阅读N3910: N3910: What can signal handlers do? (CWG 1441)，我们可以看到这似乎被视为数据竞争，因此未定义行为。

【讨论】：

C++14 中的措辞发生了变化。不幸的是它变得更复杂了，我无法理解了。

@Brian 是的，我在论文中添加了一个链接，似乎引入了新的措辞，它很长，但基本上它看起来像是一场数据竞赛，即未定义的行为，但我必须更详细地阅读它.

【参考方案2】：

根据第 1.10 节中的进度保证规则，您的代码表现出未定义的行为：

实现可能假设任何线程最终都会执行以下操作之一：

终止， 调用库 I/O 函数， 访问或修改易失性对象，或 执行同步操作或原子操作。

[ 注意：这旨在允许编译器转换，例如删除空循环，即使无法证明终止。 ——尾注]

因为您的循环不执行这些操作，优化器可能会假定循环从未进入，并将其完全删除。