最適化によって引き起こされるエラーを防ぐために、C でステートメントの実行順序を保証するにはどうすればよいでしょうか?

C でのステートメントの順序の確保

背景:

ステートメントの特定の実行順序の強制プログラムの動作が正確なタイミングや初期化の順序に依存する場合、C では重要です。ただし、C の積極的な最適化手法、特に最適化レベル 2 (-O2) では、ステートメントの順序が変更され、意図した実行が中断される可能性があります。

問題ステートメント:

次のようにします。特定の順序で実行する必要がある一連のステートメントがあります。次のように:

auto t1 = Clock::now(); // Statement 1
foo();                  // Statement 2
auto t2 = Clock::now(); // Statement 3

auto elapsedTime = t2 - t1;

コンパイラは、ステートメント 2 が他のステートメントから独立していると推測してコードを最適化し、次のように並べ替える可能性があります:

foo();                  // Statement 2
auto t1 = Clock::now(); // Statement 1
auto t2 = Clock::now(); // Statement 3

auto elapsedTime = t2 - t1;

この並べ替えにより、時間が不正確になる可能性があります。測定。

解決策:

1.未定義の動作に依存する:

C 標準では、未定義の動作が発生した場合のプログラムの動作は定義されていません。そのため、一部のコンパイラは、初期化されていないメモリへのアクセスなど、未定義の動作を引き起こす可能性のある最適化を防ぐオプションを提供する場合があります。ただし、未定義の動作に依存することは一般的に推奨されません。

2.メモリ バリアを使用する:

std::atomic_thread_fence などのメモリ バリアにより、コンパイラがバリアを越えて特定の種類のメモリ操作を並べ替えることができなくなります。ただし、これらは通常、算術演算や論理演算の順序変更を防ぐのには効果がありません。

3.外部ツール:

Valgrind の Memcheck などの外部ツールを使用すると、コンパイラーが予期しない方法でステートメントを並べ替えたケースを検出して報告できます。ただし、これらのツールはそもそも並べ替えを防ぐことはできません。

4.不透明なデータ構造:

不透明なアクセスを強制するデータ構造により、コンパイラーがその構造のデータに関係する特定の操作を最適化できなくなる可能性があります。たとえば、基になるデータにアクセスするために明示的な操作を必要とするハンドルベースのデータ構造では、コンパイラーがハンドルを認識できる方法で操作が実装されていないと、並べ替えができなくなる可能性があります。

5 。コンパイラ組み込み関数:

一部のコンパイラは、プログラマがメモリ アクセスや命令の実行順序を明示的に制御できる組み込み関数を提供します。たとえば、Intel の _mm_sfence および _mm_lfence 組み込み関数を使用して、x86 アセンブリ コードでメモリ フェンスを確立できます。

6。マイクロベンチマーク手法:

特定の操作の正確なタイミングが重要であるマイクロベンチマークを実行する場合、コンパイラーが測定された操作を最適化してしまうことを防ぐ手法を採用することが重要です。これには通常、不透明なデータ構造を使用し、入力データと出力データがオプティマイザに公開されないようにすることが含まれます。

結論:

C でステートメントの順序を強制するのは困難な場合がありますコンパイラの積極的な最適化手法によるものです。不透明なデータ構造、コンパイラー組み込み関数、マイクロベンチマーク手法など、いくつかの手法を利用できますが、プログラムの正確性に対するコンパイラーの最適化の潜在的な影響を慎重に考慮することが重要です。

以上が最適化によって引き起こされるエラーを防ぐために、C でステートメントの実行順序を保証するにはどうすればよいでしょうか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。