关于C++多线程程序中简单类型(int/bool)的安全性

关于这个问题，很少有听到权威的解答。偶这里也只是收集各处资料，以尝试对今后写出高质量的代码做一定的保证。

通常会联想到这个问题应该跟CPU架构相关。优快云上也有人做了实验。根据其结论，在x86上，对1字节byte/2字节word/4字节int类型的读写操作都是原子性的。（类似java中的immutable objects的概念）亦即，1个int不会有中间状态，若它原始值是0，往其写入0x12345678，则另一个线程绝对不会读到0x12000000或是0x00005678的值。

根据偶自己的实验，不但int是原子的，在64位x86上，size_t(8字节)也是原子操作（多核，volatile）。

注意：

1. 通常偶们会以为64位系统中的int是64位的，但实际上不一定，请参见ABI这个概念，简单说就是gcc用-m64参数编译，不加其它选项的话，其int为32位，long也为32位，只有long long, size_t为64位。

2. 根据编译器优化选项不同，以上结论有可能被颠覆：一个64位类型的赋值有可能被编译器编译为两个32位的指令。请在实验时看好自己的编译器(确认反汇编 ^_^)

但是，从收集的资料来看，结果是令人沮丧的。要实现在各种CPU上都通用的原子操作，bool/int都没有得到标准的支持。

写一个字节也不安全？请见下面链接：

http://stackoverflow.com/questions/15246862/single-byte-write-by-multiple-threads-in-smp-without-using-lock

主要意思如下：有的架构如Alpha等，根本就没办法实现不读原始值而写1个byte

C++标准也没有规定bool/int类型变量的原子性：

http://stackoverflow.com/questions/4936289/is-volatile-a-proper-way-to-make-a-single-byte-atomic-in-c-c

所以C++0x中做出了规定。

有没有绝对支持的平台？在SMP架构的多核CPU环境下，如果读写指令能够编译成1条指令的话，根据其标准，byte和cache line对齐的int/short应该是原子操作：

http://en.wikipedia.org/wiki/Symmetric_multiprocessing

("ram access are serialized")

http://www.blachford.info/computer/articles/bigcrunch1.html

其中的The problem with cache部份

那么，以后是不是bool/int都要加锁了？这个问题偶也没办法回答。大家视情况而定吧。



增注：

本文讨论的是C/C++中int/bool写法的原子性，并非针对特定CPU。若程序目标平台一定是Intel CPU，可参考其架构手册《64-ia-32-architectures》。

摘抄一段如下：

The Intel486 processor (and newer processors since) guarantees that the following basic memory operations will
always be carried out atomically:
• Reading or writing a byte
• Reading or writing a word aligned on a 16-bit boundary
• Reading or writing a doubleword aligned on a 32-bit boundary
The Pentium processor (and newer processors since) guarantees that the following additional memory operations
will always be carried out atomically:
• Reading or writing a quadword aligned on a 64-bit boundary
• 16-bit accesses to uncached memory locations that fit within a 32-bit data bus
The P6 family processors (and newer processors since) guarantee that the following additional memory operation
will always be carried out atomically:
• Unaligned 16-, 32-, and 64-bit accesses to cached memory that fit within a cache line

翻译一下最后一段就是说，在P6以上CPU不管有没有进行对齐，只要访问的word/dword/qword所有字节都在cache line内部，就是原子操作。

cache line对齐大小可用以下命令获得：

# cat /proc/cpuinfo

cache_alignment : 64

当然你仍然要记住你写的是C/C++代码，将来它运行的架构并非确定的，所以不能无视C/C++标准。