Variáveis ​​voláteis em C 11

A introdução de um modelo de máquina multithread no padrão C 11 levanta questões sobre o comportamento de voláteis variáveis, que têm sido tradicionalmente usadas para evitar otimização que poderia resultar em comportamento indefinido em ambientes simultâneos.

Em C 98/03, a falta de reconhecimento de multi-threading no modelo de memória significava que o compilador poderia otimizar a leitura de uma variável volátil, levando ao exemplo infame de um loop while infinito esperando que uma variável mudasse seu valor.

No entanto, o C 11 modelo de memória reconhece a possibilidade de acesso simultâneo a variáveis. Isso significa que volátil agora está obsoleto?

Otimizações do compilador e comportamento indefinido

A resposta está na natureza diferenciada do modelo de memória C 11. Embora reconheça multithreading, não elimina a possibilidade de comportamento indefinido ao acessar variáveis ​​sem a sincronização adequada. Mesmo em um ambiente multithread, o acesso não atômico a variáveis ​​​​compartilhadas permanece indefinido.

volatile int x;
void func() {
x = 0;
while (x = = 0) {}
}

Portanto, em nosso código de exemplo, o compilador ainda está livre para otimizar a leitura de x no loop while, resultando em comportamento indefinido. Volátil afeta apenas os acessos à memória, não o comportamento de threading.

Barreiras de memória e integridade de threading

A integridade de threading requer mecanismos de sincronização adequados para garantir a visibilidade de gravações em um thread para outro . O modelo de memória C 11 define especificamente quando e como as gravações se tornam visíveis para outros threads. volátil não atende a esse requisito.

volatile garante que o compilador não pode otimizar as leituras de memória de uma variável, mas não fornece nenhuma garantia sobre a visibilidade do thread. Barreiras de memória, emitidas por construções de sincronização como bloqueios ou operações atômicas, são necessárias para garantir que as gravações sejam sincronizadas entre os núcleos.

Conclusões

Em C 11, volátil permanece relevante para evitar otimizações que poderiam levar a acessos incorretos à memória. No entanto, não é suficiente para programação multithread. Mecanismos de sincronização adequados ainda são necessários para garantir a integridade do thread e o comportamento definido em ambientes simultâneos.