Ist „flüchtig' in der Multithread-Welt von C 11 immer noch relevant?

Volatil in C 11: Abwertung oder Anpassung?

Im C 11-Standard ist der Übergang von einem Single-Threaded zu einem Multi-Threaded Das Threaded-Maschinenmodell wirft die Frage auf: Wird das häufige Beispiel des optimierten Auslesens in C 98/03 in C 11 immer noch ein Problem sein?

Überlegungen zu Single-Threaded vs. Multi-Threaded

Das C 98/03-Speichermodell ging von einer Single-Threaded-Umgebung aus und ignorierte die Möglichkeit des gleichzeitigen Zugriffs auf Variablen. Daher könnten Compiler das Auslesen von Variablen optimieren, die als „static int x;“ gekennzeichnet sind, wie im Beispielcode zu sehen ist.

C 11 führt jedoch ein Multithread-Speichermodell ein und erkennt damit die Möglichkeit eines gleichzeitigen Variablenzugriffs an . Dieses Modell berücksichtigt oder verhindert jedoch nicht explizit das optimierte Ausleseverhalten.

Volatile: Definition des Geltungsbereichs

Volatile ist ein in C 98 hinzugefügtes Schlüsselwort zur Adressierung Optimierungen des Hardware-Speicherzugriffs. Es weist den Compiler an, dass sich eine Variable extern ändern kann und nicht wegoptimiert werden sollte.

Im Kontext des Multithread-Modells von C 11 hat volatile keinen direkten Einfluss auf das Threading-Verhalten. Es stellt lediglich sicher, dass Speicherlesevorgänge aus der Variablen nicht wegoptimiert werden. Dies garantiert jedoch keine sichtbaren Änderungen von einem anderen Thread.

Speicherintegrität und Atomizität

Das Speichermodell von C 11 konzentriert sich auf die Speicherintegrität und nicht auf das Threading-Verhalten. Nicht-atomarer Zugriff auf Variablen (ausgenommen std::atomics und Mutexe) führt zu undefiniertem Verhalten. Selbst bei flüchtigem Verhalten tritt immer noch undefiniertes Verhalten auf, wenn ein anderer Thread die Variable ohne ordnungsgemäße Synchronisierung ändert.

Synchronisations- und Speicherbarrieren

Für Multithread-Kommunikation stellt C 11 spezifische Sprachkonstrukte bereit die Gedächtnisbarrieren hervorrufen. Diese Barrieren erzwingen die Datensynchronisierung zwischen verschiedenen Kernen und gewährleisten die Sichtbarkeit von Datenschreibvorgängen über Threads hinweg. Volatile bietet diese Funktionalität nicht.

Schlussfolgerung

In C 11 besteht das Problem des optimierten Auslesens weiterhin für nicht-atomare Zugriffe. Threading-Überlegungen bleiben von entscheidender Bedeutung, und geeignete Synchronisierungsmechanismen mithilfe von Mutexes oder std::atomics stellen ein definiertes Verhalten sicher. Obwohl „volatile“ Speicherleseoptimierungen verhindern kann, werden Threading-Probleme nicht behoben und keine sichtbaren Datenänderungen über Threads hinweg garantiert.

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