以原子方式将值存储在 uint8_t (C) 中

Question

假设我们有一个包含 uint8_t 字段的 C 结构：

typedef struct foo_s {
  uint8_t field;
  // other fields...
} foo_t;

如果我们想使用特定的内存顺序在field 中原子地存储一个值，C 语言中有哪些可能性？根据我的研究

• C11 standard 不允许在非原子整数类型中进行原子存储 (atomic_store_explicit)。最重要的是，标准中没有保证宽度为一个字节的原子整数类型。
• 另一种可能性（在 C11 内）是使用内存栅栏 (atomic_thread_fence)，然后将值存储在 field 中。但是标准要求这个 store 是 atomic 才能让栅栏按预期工作，所以我们回到上一项中描述的问题。

所以我们的问题的解决方案似乎超出了 C 标准...是否有任何常用的机制来原子存储字节？

请注意，我们无法更改field 的类型，因为它属于第三方库。

Answer 1

在 GCC 中，请求的原子存储可以使用 __atomic_store_n 来实现，它包含在 Atomics 扩展中，并且在字节粒度级​​别上工作。用于原子内置函数的 GCC documentation 声明“GCC 允许长度为 1、2、4 或 8 个字节的任何整数标量或指针类型”。查看implementation 会发现硬件存储以 4 字节粒度工作，但软件将通过使用比较和交换操作来模拟字节存储（即，确保对字中任何其他字节的并发修改不会丢失)。

我的理解是原子修改适用于任何整数变量，例如field-无需更改其类型或修饰符。

Answer 2

由于字节顺序和对齐问题，它不可移植，但您可以将另一个联合结构别名为 foo_t 结构。别名联合结构将有一个与整个uint8_t field 重叠的原子大小的字段。现在您可以自动更新重叠字段。由于它与字段重叠，因此也将自动更新。

我的意思是别名联合结构

typedef union alias_foo_u
{
    foo_t orig_foo;
    struct alias_foo_s
    {
        atomic_t field_overlap;
        ...
    } alias_foo;
} alias_foo_t;