对易失性指针指向非易失性对象的行为要求

Question

C11 6.7.3类型限定符，第7段规定：

int x;
volatile int *p = &x;
*p = 42;

do {
    tmp = *p;
    new = f(tmp);
} while (atomic_cas(p, tmp, new) != success);

这里，指针p的类型为volatile int*，但我关心的是当实际指向的对象是非易失性的时会发生什么，特别是编译器是否可以将从tmp=*p对*p的单个访问转换为以下形式的两个访问：

do {
    new = f(*p);
} while (atomic_cas(p, *p, new) != success);

这显然会使代码不正确。因此，目标是确定是否所有这样的指向对象实际上都需要volatile int。

Answer 1

2017年2月18日更新

下面的答案引用&讨论了标准中的语言，理论基础中的一些矛盾语言，以及GNU.CC关于矛盾的一些评论。有一份缺陷报告，它基本上得到了委员会的同意（尽管仍未公开），即标准应该说，目的一直是，实现一直反映，重要的不是对象的波动性（根据标准），而是访问的波动性（根据理论基础）。（归功于奥拉夫提到这位博士）

C11版本1.10的缺陷报告摘要日期：2016年4月DR 476 volatile semantics for lvalues 04/2016 Open

不会，因为访问的对象不是易失性的。

对象p的类型是指向volatile int的指针。但是x不是volatile限定类型的对象。p上的限定条件影响可以通过它进行的访问，但不影响它所指向的对象的类型。通过volatile lvalue访问非限定类型对象没有任何限制。因此通过p访问x不是访问volatile限定类型的对象。

（关于访问限定类型的对象的限制，请参见6.7.3类型限定符。它只是说你不能通过限定的lvalue访问易变的限定对象。）

另一方面,这篇文章引用了国际标准--编程语言--C：

将值强制转换为限定类型无效；这种限定（例如，不稳定的）可能不会对访问产生影响，因为它在案件发生之前就已经发生了。如果需要使用volatile语义访问非volatile对象，方法是将对象的地址强制转换为适当的指向限定类型的指针，然后取消对该指针的引用。

然而，我在标准中找不到语言说语义是基于lvalue类型的。来自gnu.org：

[..]从标准中并不清楚，如果底层对象是普通的，那么volatile lvalue在总体上是否比非volatile lvalue提供更多的保证。

不，因为没有副作用：

即使*p的语义必须是volatile的语义，标准仍然说：

还要记住

6.7.3类型限定符7[...]构成对具有volatile限定类型的对象的访问的是实现定义的。

5.1.2.3程序执行8抽象语义和实际语义之间更严格的对应关系可由每个实现定义。

所以仅仅是volatile lvalues的出现并不能告诉您有什么“访问”。您无权谈论“从tmp=*p对*p的单次访问”，除非使用文档化的实现行为。