做atomic_store /加載 <stdatomic.h> 適用於英特爾的未對齊，跨緩存行數據？

Question

使用atomic_store存儲的數據和使用atomic_load加載的數據是否總是一致？

具體來說：C11程序訪問故意放置在現代Intel CPU上高速緩存行之間邊界的64位數據。 它使用atomic_store和atomic_load（來自<stdatomic.h> ）從多個線程（在不同的核心上運行）訪問此數據。

數據是否總是顯得一致，或者加載它（atomic_load）有時會有一些屬於舊值的字節，以及屬於更新值的其他字節？

以下是基本的結構和變量定義以及程序的有趣部分，它們在一個循環中，並行地從多個線程發生：

struct Data {
    uint8_t bytes[CACHELINE__BYTECOUNT - 4];
    atomic_uint_fast64_t u64;
} __attribute__((packed)) __attribute__((aligned ((CACHELINE__BYTECOUNT))));

#define VAL1 (0x1111111111111111)
#define VAL2 (0xFFFFFFFFFFFFFFFF)

static struct Data data = { .u64 = VAL1 };

...

    for (uint32_t j = 0; j < 1000; j++) {
        atomic_store(&data.u64, VAL1);
        atomic_store(&data.u64, VAL2);
    }
    const uint64_t val = atomic_load(&data.u64);
    /* is 'val' always VAL1 or VAL2? */

（完全可運行的程序： https ： //gist.github.com/sinelaw/1230d4675d6a4fff394110f17e463954 ）

用gcc 6.3.0和clang 3.7檢查它顯示它不是原子的：

$ clang -std=c11 -Wall -Wextra /tmp/atomic.c -o /tmp/atomic -lpthread
$ /tmp/atomic
ERROR: oh no, got: 11111111FFFFFFFF

所以要么程序中有錯誤，要么我誤解了<stdatomic.h> ，或者編譯器中存在錯誤。

Answer 1

正確編寫的程序無法獲取未正確對齊的對象。 正確對齊的int64無法跨越緩存行。

所以你的問題的答案是：你的程序中有一個錯誤。 您通過使用非標准構造（ __attribute__ ）來故意引入的錯誤。

對於編譯器來說，確保stdatomic適用於未對齊的值是很瘋狂的，因為這需要一個全局鎖，這是stdatomic特別要避免的。