Warum optimieren C-Compiler wiederholte Schreibvorgänge für atomare Variablen nicht?

Optimierungsherausforderungen beim Schreiben atomarer Variablen

Obwohl die „Als-ob“-Regel im C-Standard die Zusammenführung wiederholter Schreibvorgänge zulässt Da es sich um dieselbe atomare Variable handelt, führen Compiler diese Optimierung normalerweise nicht durch.

Grund für Compiler Zurückhaltung

Das Hauptanliegen ist die mögliche Störung des erwarteten Verhaltens. Programmierer gehen davon aus, dass atomare Speicherungen einzeln erfolgen und die Sichtbarkeit von Zwischenwerten für potenzielle Race-Bedingungen gewahrt bleibt. Das Zusammenführen von Speichern könnte diese Erwartung verletzen, insbesondere in Szenarien wie Fortschrittsbalken, in denen sofortige Aktualisierungen gewünscht sind.

Standardimplikationen

Die C-Standards ermöglichen die Faltung mehrerer Schreibvorgänge auf eine einzelne atomare Variable, auch wenn unterschiedliche Werte gespeichert sind. Dies deutet darauf hin, dass Compiler mehrere Schreibvorgänge zusammenführen könnten, um die Leistung zu verbessern. Die „Als-ob“-Natur atomarer Operationen lässt sie jedoch offen für Implementierungsentscheidungen, und Compiler haben sich für einen vorsichtigen Ansatz entschieden, um unerwartetes Verhalten zu vermeiden.

Fälle zur Optimierung

Trotz der potenziellen Fallstricke gibt es legitime Anwendungsfälle für die Optimierung atomarer Schreibvorgänge. Beispielsweise könnte die Reduzierung unnötiger Manipulationen der Ref-Anzahl in Schleifen die Leistung verbessern. Um dieses Problem anzugehen, erwägt die C-Arbeitsgruppe eine Erweiterung der atomaren API, um eine explizite Kontrolle über die Optimierung zu ermöglichen.

Flüchtige atomare Variablen

Die Verwendung flüchtiger atomarer Variablen kann die Verschmelzung verhindern von schreibt. Während volatile die Zusammenführung nicht ausdrücklich verbietet, schränkt es die Optimierung ein und sorgt für die Konsistenz einzelner Schreibvorgänge. Es kann jedoch auch zu unerwünschtem Overhead führen und wird als primäres Mittel zur Verhinderung von Koaleszenz nicht empfohlen.

Laufende Diskussionen

In der C-Arbeitsgruppe wird nach Möglichkeiten gesucht, dies zu ermöglichen Compiler, um atomare Schreibvorgänge bei Bedarf sicher zu optimieren. Dazu gehören Vorschläge für Opt-in-Syntax oder Anmerkungen, die angeben, wann eine Optimierung gewünscht ist und wann sie vermieden werden sollte.

Bis ein Konsens erzielt und im Standard implementiert wird, werden Compiler wahrscheinlich weiterhin die Zusammenführung atomarer Schreibvorgänge vermeiden Behalten Sie die Vorhersehbarkeit bei und erfüllen Sie die Erwartungen des Programmierers.

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