While 循环检查 volatile int 的空体 - 这是什么意思？

Question

我正在查看 C++ class，其中包含以下几行：

while( x > y );
return x - y;

x和y是volatile int类型的成员变量。我不明白这个结构。

我在这里找到了代码存根：https://gist.github.com/r-lyeh/cc50bbed16759a99a226。我想它不能保证是正确的甚至是有效的。

Answer 1

由于 x 和 y 已被声明为可变的，程序员期望它们将从程序外部更改。

在这种情况下，您的代码将保留在循环中

 while(x>y);

并将 return 值从外部更改为 x-y 后 x <= y。在您告诉我们更多关于您的代码以及您在哪里看到它之后，就可以猜到为什么要这样写的确切原因。本例中的 while 循环是一种等待其他事件发生的技术。

Answer 2

好像

while( x > y );

是一个spinning loop。直到 x <= y 才会停止。由于 x 和 y 是 volatile，因此可以在此例程之外更改它们。因此，一旦 x <= y 变为真，将返回 x - y。此技术用于等待某些事件。

更新

根据您补充的the gist，这个想法似乎是实现线程安全的无锁循环缓冲区。是的，实施不正确。例如，原始代码片段是

unsigned count() const {
    while( tail > head );
    return head - tail;
}

即使tail变得小于等于head，也不保证head - tailreturns是正数。调度程序可能会在 while 循环之后立即将执行切换到另一个线程，并且该线程可能会更改 head 值。无论如何，还有很多其他问题与读取和写入共享内存的工作方式（内存重新排序等）有关，所以请忽略这段代码。

Answer 3

volatile 关键字旨在防止某些优化。在这种情况下，如果没有关键字，编译器可以将您的 while 循环展开为具体的指令序列，这显然会破坏现实，因为可以在外部修改这些值。

想象一下：

int i = 2;
while (i-- > 0) printf("%d", i);

大多数编译器会查看这个并简单地生成对 printf 的两次调用 - 添加 volatile 关键字将导致它而不是生成调用计数器集的 CPU 指令2 并在每次迭代后检查值。

例如，

volatile int i = 2;
this_function_runs_on_another_process_and_modifies_the_value(&i);
while(i-- > 0) printf("%d", i);

Answer 4

其他回复已经详细指出了指令的作用，但只是回顾一下，因为 y（或链接示例中的 head）被声明为 volatile从不同的线程对该变量所做的更改将导致 while 循环在满足条件后完成。

然而，尽管 linked code example 很短，但它是一个近乎完美的例子，说明了如何不编写代码。

首先是行

while( tail > head );

会浪费大量的 CPU 周期，在满足条件之前几乎锁定一个核心。

随着我们的进步，代码会变得更好。

buffer[head++ % N] = item;

感谢 JAB 指出我在这里把 post- 误认为是 pre-increment。更正了含义。 由于没有 locks 或 mutexes，我们显然必须假设最坏的情况。线程将在 item 中赋值之后和 head++ 执行之前切换。然后 Murphy 将再次调用包含此语句的函数，在相同的 head 位置分配 item 的值。之后 head 递增。现在我们切换回第一个线程并再次递增 head。所以而不是

buffer[original_value_of_head+1] = item_from_thread1; 
buffer[original_value_of_head+2] = item_from_thread2;

我们最终得到

buffer[original_value_of_head+1] = item_from_thread2; 
buffer[original_value_of_head+2] = whatever_was_there_previously;

你可能会在客户端用很少的线程编写这样草率的代码，但在服务器端这只能被认为是一个滴答作响的定时炸弹。请改用 locks 或 mutexes 等同步结构。

好吧，为了完整起见，行

while( tail > head );

在方法中 pop_back() 应该是

while( tail >= head );

除非您希望能够比实际推入的元素多弹出一个元素（或者甚至在推入任何内容之前弹出一个元素）。

很抱歉写下基本上可以归结为长篇大论的内容，但如果这只能阻止一个人复制和粘贴该淫秽代码，那是值得的。

更新：我想我不妨举一个例子，其中像 while(x>y); 这样的代码实际上非常有意义。实际上，在 "good old" 的日子里，您经常会看到这样的代码。咳 DOS。虽然没有在线程上下文中使用。主要作为万一无法注册中断挂钩的后备方案（你们这些孩子可能会将其翻译为 "not possible to register an event handler"）。

startAsynchronousDeviceOperation(..);

这几乎可以是任何东西，例如告诉硬盘通过 DMA 读取数据，或告诉声卡通过 DMA 记录，甚至可能调用不同处理器（如 GPU）上的函数。通常通过 outb(2).

之类的方式启动

while(byteswritten==0); // or while (status!=DONE);

如果与设备的唯一通信通道是共享内存，那就这样吧。不过，现在不希望在设备驱动程序和微控制器之外看到这样的代码。显然假设内存位置是最后写入的规格状态。

While 循环检查 volatile int 的空体 - 这是什么意思？

While loop with empty body checking volatile ints - what does this mean?

c++

volatile

while-loop