volatile与side effect是否相关？cppreference计时代码疑问

问题1：注释的意图及与volatile sink的关系 #

注释make sure it's a side effect的核心目的就是强制让这行赋值操作成为编译器不能忽略的“副作用”，和volatile int sink直接绑定，本质就是为了防止编译器优化掉整个耗时操作链。

如果没有这个赋值或者sink不是volatile，编译器会发现：我们创建了vector、调用了accumulate，但最终计算出来的结果既没打印也没被后续代码使用——这种“无意义”的操作会被编译器直接优化掉，导致计时结果完全失真（可能显示耗时为0）。加上这行赋值并配合volatile，就是告诉编译器：这个计算结果必须被写到sink里，这个操作是有实际意义的，不能省略。

问题2：为什么要给sink加volatile修饰符 #

你可能觉得编译器能识别accumulate修改了sink，但编译器的优化逻辑比你想的更激进：如果sink是普通int，编译器会发现后续代码根本没用到sink的值，那std::accumulate的计算结果以及vector的创建都是“无用功”，会被直接优化删除。

而volatile的作用就是告诉编译器，对这个变量的读写操作是“不可优化”的——无论后续有没有用到它的值，对sink的赋值都必须执行。这样一来，为了完成这个赋值，编译器就必须保留前面的vector初始化和accumulate计算，计时才能准确反映真实的操作耗时。

volatile与side effect的关联 #

先明确两个核心概念：

• side effect（副作用）：指程序对外部状态的修改，比如修改全局变量、执行IO操作、调用有副作用的函数等。编译器会保证有副作用的操作不会被随意优化。
• volatile：修饰的变量的读写本身就被视为一种side effect。编译器必须严格按照代码顺序执行对volatile变量的读写，不能省略、重排或合并这些操作。

回到这段代码：把sink设为volatile，就是让sink = std::accumulate(...)这行成为一个明确的side effect。因为要完成这个副作用，前面的vector创建和accumulate计算都是必要步骤，编译器就不会把它们优化掉，这样计时才能得到真实的操作时间。

附上相关代码 #

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <chrono>
 
volatile int sink;
int main()
{
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(9) << std::left;
    for (auto size = 1ull; size < 1000'000'000ull; size *= 100) {
        // record start time
        auto start = std::chrono::system_clock::now();
        // do some work
        std::vector<int> v(size, 42);

        // This is the line I mentioned.
        sink = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0u); // make sure it's a side effect

        // record end time
        auto end = std::chrono::system_clock::now();
        std::chrono::duration<double> diff = end - start;
        std::cout << "Time to fill and iterate a vector of " << std::setw(9)
                  << size << " ints : " << diff.count() << " s\n";
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者starriet 차주녕