「易失性」在 C 11 的多執行緒世界中仍然相關嗎？

C 11 中的易失性：棄用還是適應？

在C 11 標準中，從單線程到多線程的轉變線程機器模型提出了一個問題：C 98/03 中優化讀取的常見示例在C 11 中仍然是一個問題嗎？

單執行緒與多執行緒注意事項

C 98/03 記憶體模型假設單執行緒環境，忽略了並發存取變數的可能性。因此，編譯器可以最佳化標記為「static int x;」的變數的讀取，如範例程式碼所示。

但是，C 11 引入了多執行緒記憶體模型，承認並發變數存取的潛力。然而，該模型沒有明確考慮或阻止最佳化的讀取行為。

Volatile：定義範圍

Volatile 是 C 98 中新增的關鍵字，用於解決硬體記憶體存取最佳化。它指示編譯器變數可以在外部更改，並且不應被最佳化掉。

在 C 11 的多執行緒模型的脈絡中，易失性不會直接影響執行緒行為。它僅確保從變數讀取的記憶體不會被最佳化掉。但是，這並不能保證來自另一個執行緒的可見更改。

記憶體完整性與原子性

C 11 的記憶體模型著重於記憶體完整性而非執行緒行為。對變數的非原子存取（不包括 std::atomics 和互斥體）會導致未定義的行為。即使具有易失性，如果另一個執行緒在沒有正確同步的情況下修改變量，仍然會發生未定義的行為。

同步和記憶體屏障

對於多執行緒通信，C 11 提供了特定的語言構造調用記憶體障礙。這些屏障強制不同核心之間的資料同步，並確保跨執行緒的資料寫入的可見性。 Volatile 不提供此功能。

結論

在 C 11 中，非原子存取的最佳化讀取問題仍然存在。線程考慮因素仍然至關重要，並且使用互斥體或 std::atomics 的正確同步機制可確保定義的行為。雖然易失性可能會阻止記憶體讀取最佳化，但它不能解決執行緒問題或保證跨執行緒的可見資料變更。

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