C 中位域的并发更新

Question

C 标准的第 3.15.3 节规定：

“如果在它们之间声明的所有成员也是非零长度的位域，则在同一结构中同时更新两个非原子位域是不安全的，无论这些中间位域的大小碰巧是什么.”

考虑下面的例子：

struct S {
  unsigned a: 8;
  unsigned b: 4;
  unsigned c: 4;
  unsigned d: 8;
};

根据标准，同时更新位域a和d不安全的。

为什么不？

Answer 1

位域不能单独寻址，因此要设置位域，编译器使机器代码：

1. 读取包含要设置的位的字节
2. 在该字节中设置所需的位
3. 写回整个字节。

有时这是在一条指令中完成的，但处理器会做同样的工作。

无论哪种方式，如果另一个线程同时在同一字节的其他位上做同样的事情，那么这两个线程的操作可能会相互干扰。

另请注意：您不能依赖于访问单位是字节，例如，它可以是整个int或unsigned 。