使用内存屏障需要这些代码（并发C代码）吗？

Question

1. 我在项目 libuv 1.3.0 中找到了这些代码。但我不明白为什么需要内存屏障（对于编译器）。

   static int uv__async_make_pending(int* pending) {
     /* Do a cheap read first. */
     if (ACCESS_ONCE(int, *pending) != 0)
       return 1;
   
     /* Micro-optimization: use atomic memory operations to detect if we've been
      * preempted by another thread and don't have to make an expensive syscall.
      * This speeds up the heavily contended case by about 1-2% and has little
      * if any impact on the non-contended case.
      *
      * Use XCHG instead of the CMPXCHG that __sync_val_compare_and_swap() emits
      * on x86, it's about 4x faster. It probably makes zero difference in the
      * grand scheme of things but I'm OCD enough not to let this one pass.
      */
   #if defined(__i386__) || defined(__x86_64__)
     {
       unsigned int val = 1;
       __asm__ __volatile__ ("xchgl %0, %1"
                            : "+r" (val)
                            : "m"  (*pending));
       return val != 0;
     }
   #elif defined(__GNUC__) && (__GNUC__ > 4 || __GNUC__ == 4 && __GNUC_MINOR__ > 0)
     return __sync_val_compare_and_swap(pending, 0, 1) != 0;
   #else
     ACCESS_ONCE(int, *pending) = 1;
     return 0;
   #endif
   }
   

2. 我们可以通过不同的环境来简化这些代码。对于 x86：

   static int uv__async_make_pending(int* pending) {
     if (ACCESS_ONCE(int, *pending) != 0)
       return 1;
   
     {
       unsigned int val = 1;
       __asm__ __volatile__ ("xchgl %0, %1"
                            : "+r" (val)
                            : "m"  (*pending));
       return val != 0;
     }
   }
   

   对于 GNU C 4：

   static int uv__async_make_pending(int* pending) {
     if (ACCESS_ONCE(int, *pending) != 0)
       return 1;
   
     return __sync_val_compare_and_swap(pending, 0, 1) != 0;
   }
   

   对于其他人：

   static int uv__async_make_pending(int* pending) {
     if (ACCESS_ONCE(int, *pending) != 0)
       return 1;
   
     ACCESS_ONCE(int, *pending) = 1;
     return 0;
   }
   

3. 我以最后一个为例。如果我消除它的记忆障碍：

   static int uv__async_make_pending(int* pending) {
     if (*pending != 0)
       return 1;
   
     *pending = 1;
     return 0;
   }
   

   上面的代码用gcc编译后会不会出错？我不知道gcc会做什么优化。

4. 我直接google了代码，但是没有结果来解释为什么需要内存屏障。

5. 我google了内存屏障，但是没有结果来解释我何时需要对特定代码使用内存屏障。我了解什么是记忆障碍。

6. 我有goole的C语言无锁编程，但是没有结果来解释编译器如何优化代码。

Answer 1

@Jérôme Richard，@Peter Cordes 感谢您的意见。我想我已经弄清楚了这个问题。这里的ACCESS_ONE（内存屏障）保证对挂起的变量进行内存读取或写入，而不是寄存器。 因为我把全部精力都放在指令记录上，而忽略了寄存器替代内存访问的优化。在错误的方向上越走越远。当另一个人陷入无限循环时，有人给出简单的提示是很重要的。