InterlockedCompareExchange - 确切的对齐要求是啥以及如何执行？

Posted 2023-02-22

【中文标题】InterlockedCompareExchange - 确切的对齐要求是啥以及如何执行？

【英文标题】：InterlockedCompareExchange - what are the exact alignment requirements and how can they be enforced?InterlockedCompareExchange - 确切的对齐要求是什么以及如何执行？

【发布时间】：2016-02-12 16:51:11

【问题描述】：

我无法理解 MSDN 文档对 Interlocked Variable Access 系列函数的含义。 我使用InterlockedExchange 进行设置，InterlockedCompareExchange 用于获取多个线程使用的成员变量。

该成员在一个 1 字节的打包类中：

#pragma pack(1)
class MyClass 
    char _;
    long m_MyMember;
    // ...

所以成员是由设置的

InterlockedExchange(&m_MyMember, 1);

得到了

long value = InterlockedCompareExchange(&m_MyMember, 0, 0);

InterlockedExchange 文档没有以任何方式提及对齐 (Strg+F "align")，但 InterlockedCompareExchange 确实：

此函数的参数必须在 32 位边界上对齐；否则，该函数将在多处理器 x86 系统和任何非 x86 系统上运行不可预测。

但是，据我了解，参数都是堆栈变量，因为可以重写上面的调用

long *ptr  = &m_MyMember;
long zero  = 0;
long value = InterlockedCompareExchange(ptr, zero, zero);

所以我们有块本地自动存储类变量。无论 m_MyMember 所在的类如何，所有 4 字节都完美对齐。 当然，我认为这是错误的，这意味着 ptr 后面的地址必须在 4 字节边界上对齐。

所以我的问题是：

InterlockedExchange 是否真的与对齐无关，或者这是文档中的漏洞？ 您能否确认不是字面意义上的参数，而是 long* 后面的地址必须是 4 字节对齐的（我不能假设其他参数为什么不能是 4 字节对齐，因为它们是堆栈变量）？ 如果对 2 的回答是是：如何解决？更改周围类的对齐方式不是一种选择，c++ 11 atomic 或 boost 也不是（所有这些都是由于公司限制和 msvc10 到 msvc14 所需的可编译性）。

我考虑过声明 m_MyMember volatile 并使用临界区来访问它。虽然我希望更好地正确声明 m_MyMember 以根据需要对齐，因为这些互锁变量访问函数都围绕给定的代码库，我不想为每个变量添加额外的伴随 CS .

【问题讨论】：

为什么-哦-你为什么要这样做？在 x86 和 x64 上，InterlockedExchange() 生成 XCHG 指令，它始终是原子的。未对齐变量的成本是您必须自己衡量的，我猜是胳膊和腿。

您声称，由于参数在堆栈上，因此记录的合同得到满足……这是对所使用的语言的吹毛求疵。显然，文档意味着指针必须对齐。没有办法让自己脱离合同！

@Hans Passant：由于我必须使用遗留接口。同样，这不是衡量的主题，而是符合规范的代码。我已经在 SO 的其他地方阅读了生成的指令（以及硬件异常，请参阅 csgordons 对***.com/questions/881820/… 的评论），但我缺乏评估这些陈述的洞察力。

@usr：是的，这也是我的假设。在 MSDN 的那个关键地方使用这种松散的措辞真的很烦人。

【参考方案1】：

真正的限制不是微软的，而是硬件。为了原子地改变东西，它必须对齐（指针）。

对于临界区或 STD::atomic 的成员也是如此

在不重新对齐类的情况下，如果您可以使用 interlock 变量来保证与类的 4 字节对齐，那么这应该可以工作

【讨论】：

我的意思是我会使用临界区来保证唯一的所有权，然后读写 volatile 变量的内容。或者您所说的“关键部分的成员”是什么意思？对不起，我不明白你的最后一句话：“如果不重新对齐类，如果你可以使用联锁变量来保证与类的 4 字节对齐，那么应该可以”