识别干扰的可能性

Question

在多任务环境中。如果任务具有表达式y = x + x;，是否有可能在两次读取 x 之间发生中断（任务切换）。

Answer 1

在大多数情况下，编译器生成的代码只会读取 x 一次，因为优化是微不足道的。事实上，它甚至可以将操作转换为右移，相当于x << 1。但是，您不能保证，如果 x 被声明为 volatile 它必然会进行两次读取，然后在读取低位和高位单词之间不会中断（反之亦然），在这种情况下y 的分配也是可中断的。

另一个问题是，如果 x 不是原子数据类型（即无法在单个指令中读取），例如 16 位目标上的 32 位类型，那么即使它是单次读取，它可能是可中断的。

在任何一种情况下，如果x 本身（或第二种情况下的y）在上下文之间共享（在这种情况下也应该声明为volatile，那么两次读取将是），这通常是一个问题必要），或者如果由于某种原因，分配的时间在某种程度上很关键，需要完全确定（不太可能）。

如果x 是共享的，因此volatile 是原子类型，则此示例中的简单解决方案是编写表达式y = x << 1 或y = x * 2 以确保@987654333 @ 只读一次。 x 不是原子的 - 您可能需要锁定调度程序或禁用中断（即使用关键部分），或者更有选择性地使用互斥锁保护访问。对于无法将表达式简化为对共享变量的单个引用的更复杂的表达式，只需将变量分配给非共享的局部临时变量即可确保仅读取一次。原子性问题仍然存在。

Answer 2

这里是 x86 类架构的具体答案，与传统调度程序一起使用 (https://en.wikipedia.org/wiki/Completely_Fair_Scheduler)。看看这个 asm 代码，由 gcc 为 x86 生成，优化设置为 -OS0。

https://godbolt.org/g/AfKTkF

int main(void) {
  int y;
  int x = 5;
  y = x + x;
}

转向

main:
        pushq   %rbp
        movq    %rsp, %rbp
        movl    $5, -4(%rbp)
        movl    -4(%rbp), %eax  #read x
        addl    %eax, %eax      #execute x + x
        movl    %eax, -8(%rbp)
        movl    $0, %eax
        popq    %rbp
        ret

如您所见，x 只被读取一次，这意味着即使有一个任务切换，x 上也不会有第二次读取。

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编辑： EOL 在 cmets 中指出 x 确实可以读取两次，修改上面的代码会产生以下结果：

volatile x = 5;

强制编译器插入两个 movl 操作（而不是一个）：

movl    -8(%rbp), %edx
movl    -8(%rbp), %eax

不过，这并没有让我的第一个猜测出错。编译器将优化变量的读取访问（如果它是简单类型）并删除第二次读取。 volatile 关键字强制编译器访问寄存器中的最新值。第一个代码不会强制读取 - 因此在线程切换和修改 x 的情况下会给出另一个结果。