C语言中位字段的并发更新

C标准第3.15.3节规定：

“同时更新中的两个非原子位字段是不安全的 如果在它们之间声明的所有成员也是 非零长度的位字段，无论其大小如何 中间的位字段正好是。”

考虑以下示例：

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

根据该标准，同时更新位字段

a

和

d

是不安全的

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为什么不呢？

位字段不能单独寻址，因此要设置位字段，编译器会将机器代码设置为：

读取包含要设置的位的字节

在该字节中设置所需的位

将整个字节写回

有时这是在一条指令中完成的，但处理器执行相同的任务

无论哪种方式，如果另一个线程同时对同一字节中的其他位执行相同的操作，那么这两个线程的操作可能会相互干扰

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另外请注意：访问单位不能依赖于字节，例如，它可以是一个完整的

int

或

无符号的
。
我知道位字段不能单独寻址。但我不明白为什么标准上说“无论大小”。如果上面的位字段b和c的大小是，比如说64和64（在这里组成），标准说同时更新a和d（它们之间的间隔超过16字节）是不安全的。所以，它并没有明确回答这个问题。好吧，处理器使用128位以上的字的时候可能会有，也可能会有。仅仅因为我们的普通CPU有64位宽度，而且大多数人认为这已经足够了，所以这不需要刻在石头上。我认为标准不想设置限制。@user3124390它说“无论大小”，因为另一种选择是提供与特定大小图案分离的保证。这将是复杂的，并且将意味着标准不希望做出的实现选择。相反，它们为您提供了明确的机制来分隔它们——0大小的位字段。这很有意义。