Ist Volatile in der Multithread-Welt von C 11 immer noch relevant?

Volatile in C 11: Ein veraltetes Problem?

Der C 11-Standard führte zu einer bedeutenden Änderung seines Maschinenmodells und ging von einem Single-Threaded- zu einem Multi-Threaded-Modell über. Gewindeansatz. Dies wirft die Frage auf: Beseitigt diese Änderung das Potenzial für das berüchtigte Problem der „Leseoptimierung“, bei dem eine statische Variable, die innerhalb einer While-Schleife gelesen wird, optimiert wird?

Das Problem mit der Leseoptimierung

In einer Umgebung mit mehreren Threads ist es wichtig, die Möglichkeit des gleichzeitigen Zugriffs auf Variablen zu berücksichtigen. In C kann das Schlüsselwort volatile verwendet werden, um den Compiler darüber zu informieren, dass eine Variable nicht wegoptimiert werden kann. Dadurch wird sichergestellt, dass die Variable immer aus dem Speicher gelesen wird, auch wenn der Compiler sonst davon ausgehen würde, dass ihr Wert unverändert bleibt.

Im Fall des klassischen Beispiels static int x; void func() { x = 0; while (x == 0) {} } kann der Optimierer davon ausgehen, dass x während der gesamten Schleife Null bleibt, und die Schleife vollständig eliminieren. Wenn jedoch ein anderer Thread x gleichzeitig ändert, wird die Schleife nicht beendet, was zu unvorhersehbarem Verhalten führt.

Volatile und das C 11-Speichermodell

Während das C 11-Speichermodell die Möglichkeit von erkennt Gleichzeitiger Zugriff auf Variablen erfordert keine atomaren Operationen. Nicht-atomarer Zugriff auf Variablen stellt undefiniertes Verhalten dar.

Das bedeutet, dass selbst in C 11 die Verwendung von volatile das zugrunde liegende Problem der Thread-Sicherheit nicht löst. Das Speichermodell erfordert spezifische Synchronisationsmechanismen, wie Mutexe oder atomare Operationen, um eine explizite Reihenfolge und Sichtbarkeit zwischen Threads herzustellen.

Volatil dient einem anderen Zweck. Dadurch wird verhindert, dass der Compiler Speicherlesevorgänge optimiert, wodurch sichergestellt wird, dass immer der aktuellste Wert aus dem Speicher abgerufen wird. Das Problem der Gewährleistung der Datenintegrität über Threads hinweg wird jedoch nicht behandelt.

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