错误地使用 InterlockedCompareExchange 以原子方式复制值？答案

【问题标题】：Incorrect use of InterlockedCompareExchange to copy a value atomically?错误地使用 InterlockedCompareExchange 以原子方式复制值？
【发布时间】：2018-10-11 14:12:31
【问题描述】：

我不能在这里使用 C++11 原子

我对使用InterlockedCompareExchange() 来“原子地”读取变量存有疑问。

我问了一个关于这个here 的问题，但我在那里做的事情不同。 “exchange”和“comperand”参数（第 2 个和第 3 个）是“硬编码”值，即不是从变量中读取的。

请考虑一下：

    // Copy the connect time
    DWORD dwConnectTime = InterlockedCompareExchange(&msgInfo.m_dwConnectTime, 
                            msgInfo.m_dwConnectTime, 
                            msgInfo.m_dwConnectTime);

这旨在将msgInfo.m_dwConnectTime 的值与msgInfo.m_dwConnectTime 的当前值交换，前提是msgInfo.m_dwConnectTime 的当前值是msgInfo.m_dwConnectTime。然后返回之前的 msgInfo.m_dwConnectTime 值，这是我用来“复制”该值的依据。

我刚刚意识到msgInfo.m_dwConnectTime 的第二个和第三个参数本身的读取并不能保证是原子的。因此，这段代码是否不正确，因此我需要使用锁定原语来复制msgInfo.m_dwConnectTime？

【问题讨论】：

如果变量对齐，读取是原子的。并且变量必须对齐才能使用InterlockedCompareExchange。因此，链接问题的公认答案完全是虚假的。您似乎对实际上并不复杂的问题越来越困惑。
如果你只想使用联锁函数读取一个值，你可以改用InterlockedExchangeAdd()，例如：DWORD dwConnectTime = InterlockedExchangeAdd(&msgInfo.m_dwConnectTime, 0);这将返回m_dwConnectTime的“上一个”值，然后将它增加0 , IOW 返回其“当前”值
@RemyLebeau 这样做毫无意义。直接读取值即可。对齐访问是原子的。
The Intel486 processor (and newer processors since) guarantees that the following basic memory operations will always be carried out atomically .. Reading or writing a doubleword aligned on a 32-bit boundary
如果你想读取和更改，说x = x + 1这里需要联锁操作。仅用于读取值（寄存器大小，对齐） - 不需要锁定。阅读后的价值可以随时更改，但这已经是另一个问题了

标签： c multithreading winapi

【解决方案1】：

根据 cmets 和您之前问题的链接，这个问题的动机是您希望避免撕裂。读取和写入对齐的数据是原子的。您正试图防止撕裂，但当数据对齐时，撕裂是不可能的。并且可以合理地假设您的数据是对齐的，因为这是 InterlockedCompareExchange 以及所有 InterlockedXXX 函数的要求。

因此，您提出的问题是不合逻辑的。它基于一个错误的前提，即对齐的数据可能会发生撕裂。

因此，您无需调用InterlockedCompareExchange 或任何其他InterlockedXXX 函数来避免撕裂，因为只有在数据未对齐时才能进行撕裂。

【讨论】：

好的，那么如果线程 A 读取和线程 B 写入（都在不同的内核上运行）绝对，精确地同时会发生什么。那里肯定有撕裂的可能吗？否则如何确定哪个先行？ LOCK 不就是为了防止其他人访问该内存吗？如果这不能发生，那我们为什么需要LOCK？
@Wad 线程读取旧值或新值。但是原子的。请注意，我们不尝试更改，而只尝试读取。
也许你不知道什么是撕裂？撕裂是您拥有跨越缓存行的数据的地方。为了读取或写入它，执行两个内存操作，一个在高速缓存行边界的两侧。如果两个读取操作与两个写入操作交错，那么您将获得部分读取。那是撕裂。但是，对于对齐的数据，内存都在单个高速缓存行中，并且读取和写入由内存总线串行化。它们可以以不可预知的顺序发生，但它们永远不会撕裂。
对。好的。我已经读过几次了，很明显我不知道什么是撕裂。感谢您的澄清。 “读取和写入由内存总线序列化” - 这是一个专门针对我的答案，询问如果读取和写入完全相同会发生什么？换句话说，它们不能同时发生？
没错。虽然两个处理器可能同时读取和写入指令到同一个高速缓存行，但在执行这些指令时，内存总线会确保它们一次发生一个。