设置一个位是否与同一个字上的其他位的并发组冲突？

Question

1. 假设我有一个位图，并且几个线程（在多个CPU上运行）正在设置位。 没有使用同步，也没有原子操作。 此外，没有重置。 据我所知，当两个线程试图在同一个字上设置两个位时，最终只会有一个操作。 原因是对于要设置的位，应该读取和写回整个字，因此当两个读取同时完成时，当写回时，一个操作将覆盖另一个操作。 那是对的吗？

2. 如果上述情况属实，那么字节操作也是如此吗？ 也就是说，如果一个单词是2个字节，并且每个线程都试图将不同的字节设置为1，那么当它们同时完成时它们是否也会相互覆盖，或者某些系统是否支持将结果写回到单词的一部分？

询问的原因是试图弄清楚我必须放弃多少空间才能省略位/字节/字映射操作中的同步。

Answer 1

简而言之，它非常依赖于CPU和编译器。

假设您有一个包含零的32位值，并且线程A想要设置位0而线程B想要设置位1。

如您所述，这些是读取 - 修改 - 写入操作，同步问题是“如果它们发生冲突会发生什么”。

你需要避免的情况是这样的：

A: Reads (gets 0)
B: Reads (also gets zero)
A: Logical-OR bit 0, result = 1
A: Writes 1
B: Logical-OR bit 1, result = 2
B: Writes 2 - oops, should have been 3

......当正确的结果是......

A: Reads (gets 0)
A: Logical-OR bit 0, result = 1
A: Writes 1
B: Reads (gets 1)
B: Logical-OR bit 1, result = 2
B: Writes 3 - correct

在某些处理器上，读 - 修改写将是三个单独的指令，因此您将需要同步。 在其他方面，它将是一个单一的原子指令。 在多个Core / CPU系统上，它将是单个指令，但其他内核/ CPU可能能够访问，因此您将需要同步。

用字节做它可以是一样的。 在某些处理器内存架构中，您只能写入32位内存值，因此字节更新需要像以前一样进行读取 - 修改 - 写入。

更新X86架构（和Windows，特别是）

Windows在32位值上提供一组原子“Interlocked”操作，包括Logical OR 。 这些可以帮助您避免关键部分。 但要注意，因为Raymond Chen指出， 他们并没有解决所有问题 。 保持阅读该帖子，直到你明白它！

Answer 2

具体细节将取决于系统，并且可能依赖于编译器。 我想你可能不得不一直走到32位整数，然后才能摆脱你所担心的影响。

Answer 3

1. 由于您指定的原因，我认为这是真的。

2. 我看到它的方式，如果你的位图存储为char[] ，并且你的架构是字节可寻址的（它可以在内存中读取和写入单个字节，而不必读取整个单词），那么编译器可能生成原子操作。 即便如此，它仍然完全由实现定义，所以你不能依赖它。