C++ C+中的原子性+；：神话还是现实

我一直在读一篇关于MSDN的文章。它说：

在所有现代处理器上，您都可以 假设读写 自然对齐的本机类型是原子的。只要内存总线是 至少与所选类型一样宽 读或写，CPU读和写 在单个总线中写入这些类型 交易，使交易无法进行 其他线程以在 半完成状态

并举例说明：

// This write is not atomic because it is not natively aligned.
DWORD* pData = (DWORD*)(pChar + 1);
*pData = 0;

// This is not atomic because it is three separate operations.
++g_globalCounter;

// This write is atomic.
g_alignedGlobal = 0;

// This read is atomic.
DWORD local = g_alignedGlobal;

我读了很多答案和评论，说C++中没有任何东西是原子的，甚至在标准技术中也没有提到，所以现在我有点困惑。我是不是误解了这篇文章？或者，文章作者是否讨论了MSVC++编译器特有的非标准问题

所以根据这篇文章，下面的赋值必须是原子的，对吗

struct Data
{
    char ID;
    char pad1[3];
    short Number;
    char pad2[2];
    char Name[5];
    char pad3[3];
    int Number2;
    double Value;
} DataVal;

DataVal.ID = 0;
DataVal.Number = 1000;
DataVal.Number2 = 0xFFFFFF;
DataVal.Value = 1.2;

如果为真，是否将

Name[5]

和

pad3[3]

替换为

std:：string Name在内存对齐方面有什么不同吗？对
Number2
和
Value
变量的赋值是否仍然是原子的

可以解释一下吗？
 < P> C++标准并不能保证原子行为。但实际上，正如本文所述，简单的加载和存储操作将是原子的

如果您需要原子性，那么最好明确说明它并使用某种锁

*counter = 0; // this is atomic on most platforms
*counter++;   // this is NOT atomic on most platforms

在我看来，这篇文章包含了一些关于底层架构的假设。由于C++对体系结构只有一些极简主义的要求，因此在标准中不能保证关于原子性的例子。例如，一个字节必须至少是8位，但你可以有一个体系结构，其中一个字节是9位，而一个整数是16位。。。理论上

因此，当编译器特定于x86架构时，可以使用特定的功能

注意：默认情况下，结构通常与本机单词边界对齐。您可以通过#pragma语句禁用该功能，因此不需要填充。
在依赖简单字号操作的原子性时要非常小心，因为事情的行为可能与您预期的不同。在多核体系结构上，您可能会看到无序读写。这将需要内存屏障来防止。（更多细节）

应用程序开发人员的底线是要么使用操作系统保证是原子的原语，要么使用适当的锁。
我认为他们试图获得的是硬件本机实现的数据类型，在硬件中进行更新，这样从另一个线程读取的数据将永远不会给出“部分”更新值

考虑32位以上机器上的32位整数。它在1个指令周期内完全写入或读取，而较大的数据类型（例如32位机器上的64位int）将需要更多的周期，因此理论上，在这些周期之间写入它们的线程可能会中断，因为值处于无效状态

不使用字符串不会使其原子化，因为字符串是更高级别的构造，并且没有在硬件中实现。
编辑：根据您对更改为字符串的意思的评论，它不应该对后面声明的字段产生任何影响，正如在另一个答案中提到的那样，编译器将默认对齐字段

它不在标准中的原因是，如本文所述，这是关于现代处理器如何实现指令的。您的标准C/C++代码在16位或64位机器上的工作方式应该完全相同（只是性能不同），但是如果您假设您只在64位机器上执行，那么任何64位或更小的代码都是原子的。（撇开SSE etc类型不谈）
我不认为将
字符名[5]
更改为
std:：string Name
会产生不同如果您仅将其用于单个字符分配，因为索引操作符将返回对底层字符的直接引用。完整的字符串分配不是原子的（而且不能用字符数组进行分配，所以我猜您不会考虑以这种方式使用它）。
此建议是特定于体系结构的。x86和x86_64（在低级编程中）也是如此。您还应该检查编译器是否没有对代码重新排序。您可以使用“编译器内存屏障”来实现这一点

英特尔参考手册“英特尔64和IA-32体系结构软件开发人员手册”第3A卷（）第8.1.1节介绍了x86的低级原子读写

8.1.1保证的原子操作

Intel486处理器（以及此后更新的处理器）保证：
基本内存操作将始终以原子方式执行：


读或写一个字节
读或写在16位边界上对齐的字
读取或写入在32位边界上对齐的双字

奔腾处理器（以及此后的较新处理器）保证：
附加内存操作将始终以原子方式执行：


读取或写入64位边界上对齐的四字
对32位数据总线中未缓存内存位置的16位访问

P6系列处理器（以及此后的较新处理器）保证以下各项
附加内存操作将始终以原子方式执行：


对适合缓存的缓存内存进行未对齐的16、32和64位访问
线

本文档还对Core2等较新处理器的原子性进行了更多描述。并非所有未对齐的操作都是原子操作

其他英特尔手册推荐本白皮书：

我认为你误解了这句话

原子性可以使用特定指令（适用于此体系结构）在给定体系结构上得到保证。这个