X86 将uint32写入uint64不是原子的。为什么？

在第410页中，它写道：

快速问答5.17：

为什么清单5.4中的

inc\u count（）

不需要使用原子指令

回答：
（……）在以下情况下需要原子指令： 每线程计数器变量小于全局计数 （……）

简化后，该句适用于以下示例：

uint64 global_count = 0;

void f(){
    uint32 sum = sum_of_smaller_thread_locals(); # sum is a variable 
    WRITE_ONCE(global_count, sum);
}

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我无法理解为什么在这种情况下我们需要原子指令？

正如Peter Cordes指出的那样，每个线程的增量都需要原子指令。文中给出了原因，但多余的“然而”略微模糊了它：

这就是说，在发生以下情况时需要原子指令： 每线程计数器变量小于全局变量_ 计数但是，请注意，在32位系统上，每线程计数器 变量可能需要限制为32位才能求和 准确，但使用64位全局_count变量以避免溢出。 在这种情况下，必须将每线程计数器变量归零 定期检查以避免溢出。这一点非常重要 请注意，此归零不能延迟太长时间，也不能导致数据溢出 每个线程的变量将更小。因此，这种做法 对底层系统施加实时要求，反过来 必须极其小心地使用

相反，如果所有变量都是 同样大小，任何变量的溢出都是无害的，因为 总和将是字大小的模

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如果主线程清除每线程计数器，则需要通过原子交换来执行此操作，以避免可能的数据丢失。如果每个线程的增量进行清除，为了避免数据丢失，它们将需要一些其他（可能更复杂）类型的联锁。

他们在

inc\u count

中讨论增量，而不是使用原子操作写入

全局\u count

。只有当您处于32位模式并且（在x86上）无法使用MMX/XMM/x87寄存器对

movq

或

fistp

执行64位原子存储时，才需要原子操作（内核代码就是这样）。只有当你关心编写

global\u count

的原子性时。然后

锁定cmpxchg8b

可以执行64位存储。但在某些（微型）体系结构上，64位原子存储不能以无锁方式完成，因此我认为这不是他们所说的。写入

global\u count

的uint64来自何处并不重要，不管它是来自

uint32\u t

的零扩展还是其他什么。因此，您真正的问题是：为什么写入

uint64\t

需要原子指令，而答案是“除了在32位平台上，它不需要原子指令”。（因为他们谈论的是编译器生成的代码，你可能不能指望编译器在ARM上使用

strd

，例如，即使在ARM uarches上，它是原子的。）也就是说，我不理解他们的观点。如果每线程计数器仍然是普通的

长的

，则使用

写入一次（*p_计数器，*p_计数器+1）滥用非
原子变量
而不是放松的原子加载/增量/放松的原子存储实际上在普通CPU上仍然可以工作，即使它有数据争用UB（从写入开始，
final（）
线程也使用
volatile unsigned long*
读取）
volatile
在普通ISO C中并没有避免数据争用UB，虽然在可以编译Linux的编译器中，它是安全的，并且被内核与内联asm一起使用？但是用这个词来形容它是非常奇怪的，因为每线程计数器变小了，而全局计数器变宽了。因为我认为多个线程应该读取
global\u count
。啊，是的，我知道他们现在得到了什么。不只是读取计数器，而是以原子方式将零和和和交换到
global\u count
，因此在任何一点上，总和都是
global\u count
加上每线程计数器中的值。为了不让这个存储被占用（因为现在有两个写入程序），每个线程的增量也需要使用原子RMW。（
counter.fetch\u add（1）
，即x86
lock add dword[fs:per\u thread\u count]，1
）如果您只是使用纯存储进行调零，同样的情况也适用：增量仍然必须是原子的，以便在加载和存储之间不能发生存储。该测验答案在解释算法的根本性变化方面做得很差。对我来说，像他们说的那样把计数器归零，而不是让它们自己归零是没有意义的。