C++ 関数での volatile キーワードの用途は何ですか?

C の volatile キーワードは、特定の変数または関数が最適化されないことをコンパイラーに伝え、最適化を防止し、アトミック アクセスと低レベルのハードウェア操作への直接アクセスを保証します。これにより、コンパイラが volatile マークが付けられた変数に対して安全でない最適化が実行されるのを防ぎ、マルチスレッド環境での変数アクセスのアトミック性が保証されます。

C 関数の volatile キーワードの使用

volatile キーワードは、コンパイラに特定の変数を通知するために使用されます。または、コンパイラーが操作が安全であると判断した場合でも、関数は最適化されません。これは、コンパイラーが予測不能または誤った動作につながる可能性のある仮定を行うのを防ぐのに役立ちます。

使用法

• 最適化の防止: volatile キーワードは、volatile とマークされた変数に対して特定の操作を実行できないことをコンパイラーに知らせます。最適化のこと。これを使用すると、コンパイラがこの変数に対してレジスタ割り当てやインライン展開などの安全でない最適化を実行するのを防ぐことができます。
• アトミック アクセス: マルチスレッド環境では、volatile キーワードにより変数へのアクセスがアトミックであることが保証されます。これは、常に 1 つのスレッドのみが変数へのアクセスを許可されることを意味し、データ競合を防ぎます。
• 低レベルのハードウェア操作: volatile キーワードを使用すると、低レベルのハードウェア レジスタまたはペリフェラルに直接アクセスできます。これは、その変数にアクセスするためのアセンブリ コードを生成しないようにコンパイラーに指示し、メモリへの直接アクセスを許可します。

実際的なケース

次に、最適化を防止し、マルチスレッド アクセスのアトミック性を確保するために volatile キーワードを使用する例を示します:

#include <atomic>
#include <thread>

// volatile 变量，防止优化和确保原子性
volatile std::atomic_int shared_value;

void increment_value() {
    // 由于 shared_value 是 volatile 的，编译器不能优化此函数
    shared_value++;
}

int main() {
    // 创建多个线程来并发地递增共享值
    std::thread threads[4];
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        threads[i] = std::thread(increment_value);
    }

    // 等待所有线程完成
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        threads[i].join();
    }

    // 打印最终值，它应该为 4，因为访问是原子的
    std::cout << shared_value << std::endl;
}

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