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从语法的角度来看，我已经看到“volatile”关键字在 C++ 函数中有多少用法？关于在函数上使用 volatile 关键字，但没有明确解释该问题中的案例 1 做了什么。只有一位受访者表示这似乎毫无意义/无用。

然而我不能完全接受这种说法，因为 GNUC 的 AES 软件实现已经使用了多年，并且它们具有许多如下功能：

INLINE volatile void functionname( /* ... */ ) {
    /* ... */
    asm( /* ... */ ) // embedded assembly statements
    /* ... */
}

这种用法一定是有原因的。任何人都可以：

一个。告诉我原来的原因是什么；和

乙。现在如何达到预期的效果？

我正在使用 Ubuntu 和 GCC 4.6.3。

注意： 我最接近的解释是在 GCC 2.5 之前，您可以通过以下方式欺骗在 2.5 中实现的“noreturn”属性：

void fatal( /* ... */ ) { /* ... */ exit(1); }

typedef void voidfn ();

volatile voidfn fatal;

这将允许编译器识别“致命”不会返回。

但这种情况似乎不适用于 AES 代码。我已经很久没有在装配中做任何事情了，但我想我会认出跳跃或类似的东西。

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3 回答 3

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根据gcc 文档（直到 2015 年 2 月）， volatile void作为 C （但不是 C++）中的函数返回值等同__attribute__((noreturn))于函数，并告诉编译器该函数永远不会返回。

于 2013-01-12T00:56:51.743 回答
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C99 标准在 §6.7.3/3 中说明了这一点：

与限定类型关联的属性仅对作为左值的表达式有意义。114)

114) 实现可能会放置一个const不在volatile只读存储区域中的对象。此外，如果从未使用过此类对象的地址，则实现不需要为此类对象分配存储空间

§6.2.5/19 说：

该void类型包含一组空值；它是一个不完整的类型，无法完成。

§6.3.2.1/1 说：

左值是具有对象类型或不完整类型的表达式，而不是void; 53) [...]

因此，void不是左值，因此类型限定符（const、、volatile和restrict）对于类型的表达式没有意义void。因此，在任何符合 C99 的编译器中，const voidandvolatile void都是没有意义的（尽管指向const voidandconst volatile 的指针是有意义的）。

此外，§6.9.1/3 的约束不允许函数返回限定类型void：

函数的返回类型应该是void数组类型以外的对象类型。

由于这是一个约束，因此符合要求的编译器必须发出诊断（§5.1.1.3/1）。volatile void所以在 C99 中不允许函数返回。

至于volatile void可能曾经做过什么，我不知道，也无法真正推测。我猜你正在查看的 AES 代码可能只是有一些从未清理过的旧代码。

于 2013-01-12T00:18:23.967 回答
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参考

证据

  • volatile void function(...)不严格符合 C99。（感谢@Adam 和@ouah。@Adam 深入研究 C99 规范，@ouah 将我指向上面列出的 DR。）

  • GCC__attribute__((noreturn))在 2.5 版中volatile void作为volatile void. （GCC 文档。）

  • 上面引用的代码确实将控制权返回到调用它的位置，因为这些指令似乎没有操纵地址寄存器，也没有执行跳转命令。相反，它们将各种值加载到 32 位寄存器中。（代码检查。）

  • 第 323 到 333 行中的命令实现了支持加密操作的特殊操作码。（密码检查加上“挂锁”密码。）

  • 使用汇编函数的代码显然希望它们返回。（代码检查。）

  • 该noreturn属性告诉编译器该函数不会返回，因此编译器可以基于此进行优化。（GCC 文档。）

  • 来自 GCC 文档：不要假设调用函数保存的寄存器在调用 noreturn 函数之前已恢复。

解决方案

这是与一位同事的讨论，最终让我明白了。当一个函数声明它不会返回时，编译器必须做一些不同的事情。对 GCC 文档的检查证实了这一点。

A. 原由

你需要问自己以下问题。

问： AES 代码专门将值加载到 32 位寄存器中，并对它们执行操作。它如何将答案返回到代码的其余部分？

回答： GCC 优化意味着调用函数的寄存器，否则会在返回时覆盖值，不会被保存。汇编语言函数中的计算结果保留在寄存器中以供后续代码使用。

B. 现在达到预期效果：

几乎不管它。您唯一可以做的就是用 simple 替换volatile void返回类型void，并将noreturn属性添加到函数中。从理论上讲，这应该具有完全相同的效果。在实践中，它没有坏，不要修复它。

愿望

绝对不鼓励广泛使用这种技术。首先，它取决于每个编译器的定制。其次，这取决于那些编译器不会改变他们处理“不返回”情况的方式。第三，它可能会让后续的维护者感到困惑。

唯一有意义的情况是，当您利用高度专业化的机器代码来实现原本不可能的速度提升时。即便如此，也应该权衡取舍。

在这个例子中，正好支持两个编译器，并且只有当机器有特定的硬件支持可以利用时。否则，这一切都通过标准 C 代码处理。这是一个很大的努力。在你做之前确保它会得到回报。

于 2013-01-14T19:21:20.573 回答