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為什么在x86上自然對(duì)齊變量的整數(shù)賦值是原子的？

C C++

楊魅力 2019-06-15 18:10:42

我一直在讀這個(gè)文章關(guān)于原子操作，它提到了在x86上32位整數(shù)賦值是原子的，只要變量是自然對(duì)齊的。為什么天然排列保證原子性？

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3 回答

繁花不似錦

TA貢獻(xiàn)1851條經(jīng)驗(yàn) 獲得超4個(gè)贊

如果32位或更小的對(duì)象在內(nèi)存的“正?！辈糠謨?nèi)自然對(duì)齊，則除80386 sx以外的任何80386或兼容處理器都可以在一次操作中讀取或?qū)懭雽?duì)象的所有32位。雖然平臺(tái)以快速和有用的方式完成某件事情的能力并不一定意味著該平臺(tái)出于某種原因有時(shí)不會(huì)以其他方式進(jìn)行操作，而且我相信，在許多x86處理器上，即使不是所有的x86處理器，也有可能擁有一次只能訪問8或16位的內(nèi)存區(qū)域，但我認(rèn)為英特爾從未定義過任何條件，要求對(duì)“正?！眱?nèi)存區(qū)域進(jìn)行對(duì)齊的32位訪問會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在不讀取或?qū)懭胝麄€(gè)內(nèi)存的情況下讀取或?qū)懭氩糠种?，我不認(rèn)為英特爾有任何意圖來定義任何這樣的東西“正?！钡挠洃泤^(qū)域。

反對(duì) 回復(fù) 2019-06-15

慕田峪7331174

TA貢獻(xiàn)1828條經(jīng)驗(yàn) 獲得超13個(gè)贊

自然對(duì)齊意味著類型的地址是類型大小的倍數(shù)。

例如，字節(jié)可以位于任意地址，短字節(jié)(假定16位)必須位于2的倍數(shù)上，int(假設(shè)32位)必須位于4的倍數(shù)上，長(zhǎng)(假設(shè)64位)必須位于8的倍數(shù)上。

如果您訪問了一段未自然對(duì)齊的數(shù)據(jù)，CPU要么會(huì)引發(fā)故障，要么會(huì)讀寫內(nèi)存，而不是作為原子操作。CPU所采取的操作將取決于體系結(jié)構(gòu)。

例如，圖像中的內(nèi)存布局如下：

01234567...XXXX.

和

int *data = (int*)3;

當(dāng)我們?cè)囍喿x*data組成該值的字節(jié)分布在2個(gè)int大小塊中，1個(gè)字節(jié)位于塊0-3中，3個(gè)字節(jié)分布在塊4-7中?，F(xiàn)在，僅僅因?yàn)檫@些塊在邏輯上是相鄰的，這并不意味著它們是物理上的。例如，塊0-3可能位于CPU緩存行的末尾，而塊3-7位于頁文件中。當(dāng)CPU進(jìn)入訪問塊3-7以獲得它所需的3個(gè)字節(jié)時(shí)，它可能會(huì)看到該塊不在內(nèi)存中，并發(fā)出它需要內(nèi)存分頁的信號(hào)。這可能會(huì)阻塞調(diào)用進(jìn)程，而操作系統(tǒng)會(huì)將內(nèi)存重新分頁。

在內(nèi)存被分頁之后，但是在您的進(jìn)程被喚醒之前，另一個(gè)進(jìn)程可能會(huì)出現(xiàn)并編寫一個(gè)Y然后您的進(jìn)程被重新安排，CPU完成讀取，但是現(xiàn)在它已經(jīng)讀取了XYXX，而不是您期望的XXXX。

反對(duì) 回復(fù) 2019-06-15