在C中增加volatile变量

Question

考虑以下三个表达式:

++x;
x += 1;
x = x + 1;

据我所知,它们在语义上是相同的,忽略了C++中的运算符重载.然而,今天我读到了一个断言,它们是不同的,特别x是宣布时volatile.

为了测试这个断言,我写了以下内容并为PowerPC,AMD64,ARMv6和68k编译了它:

#include <stdint.h>

static volatile uint64_t x = 0;

void a(void)
{
    ++x;
}

void b(void)
{
    x += 1;
}

void c(void)
{
    x = x + 1;
}

在所有这四个平台上,这三个函数产生相同的汇编输出,无论是在-O1还是-O3.在AMD64上,这只是两条指令:

incq    _x(%rip)
retq

因此,是有这个说法背后的真相任何？如果是这样,有什么区别,我该如何揭露它？

注意:我完全清楚这volatile不保证原子性.这不是我在这里要求的 - 除非原子性本身在三者之间有所不同.

Answer 1

从草案C++标准部分5.3.2 [expr.pre.incr]说:

如果x不是bool类型,则表达式++ x等效于x + = 1

和5.17 [expr.ass]说:

形式E1 op = E2的表达式的行为等同于E1 = E1 op E2,除了E1仅被评估一次.

所以++x并且x += 1是等价的.

现在,其中一个案件x += 1从不同x = x + 1的是,E1只计算一次.在这种特殊情况下,它并不重要,但我们可以提出一个案例:

#include <stdint.h>

volatile uint64_t x = 0;
volatile uint64_t y[2] = {0} ;

void c(void)
{
   y[x] = y[x] + 1;
}

在这种情况下,x将评估两次,而不是这种情况:

void b(void)
{
   y[x] += 1;
}

和godbolt会话显示为b():

b():                                  # @b()
movq    x(%rip), %rax
incq    y(,%rax,8)
retq

并为c():

c():                                  # @c()
movq    x(%rip), %rax
movq    y(,%rax,8), %rax
incq    %rax
movq    x(%rip), %rcx
movq    %rax, y(,%rcx,8)
retq

据我所知,这也适用于C11.从C11部分6.5.3.1前缀增量和减量运算符:

表达式++ E等价于(E + = 1).

从6.5.16.2复合分配部分:

形式E1 op = E2的复合赋值等效于简单赋值表达式E1 = E1 op(E2),除了左值E1仅被评估一次