优化、全局变量与内存屏障相关技术问题咨询

场景描述 #

• 示例代码中，初始状态下变量v位于匿名命名空间内，无法被当前翻译单元（TU）外部访问：
  • 编译器在-O3优化级别下，会将main()中的循环直接优化为空循环；
  • 在-Os优化级别下，循环保留，但v的加载操作被移到循环外部，实际变成无意义的死循环。
• isr()函数模拟中断服务程序（ISR），原本可能被优化移除，但因为带有__used__属性而被保留。
• 即便将v改为外部可见的全局变量，生成的汇编代码也完全没有变化！

核心问题 #

1. 编译器为何会判定该场景下v不会被修改？
2. 插入内存屏障确实能解决两种场景下的问题，但为何仅将v设为外部可见并不足够？

示例代码 #

#include <avr/cpufunc.h>

//int v; 
namespace {
    int v; 
    void isr() 
        __asm__("__vector_5") 
        __attribute__ ((__signal__, 
        __used__
        )); 
    void isr() { 
        v += 1; 
    }
}

int main() {
    while(true) {
//        _MemoryBarrier();
        if (v == 42) { 
            v += 1; 
        }
    }    
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者wimalopaan