在指向结构的指针上使用 AtomicPtr::compare_exchange 时的行为是啥？

Posted 2023-02-16

【中文标题】在指向结构的指针上使用 AtomicPtr::compare_exchange 时的行为是啥？

【英文标题】：What is the behavior of AtomicPtr::compare_exchange when used on a pointer to a struct?在指向结构的指针上使用 AtomicPtr::compare_exchange 时的行为是什么？

【发布时间】：2021-05-25 06:37:24

【问题描述】：

compare_exchange 的这种用法会产生已定义的行为吗？

use std::sync::atomic::AtomicPtr, Ordering;

struct Dummy 
    foo: i64,
    bar: i64,


fn main() 
    let ptr = &mut Dummy  foo: 1, bar: 2 ;
    let some_ptr = AtomicPtr::new(ptr);

    let other_ptr = &mut Dummy  foo: 10, bar: 10 ;

    let value = some_ptr.compare_exchange(ptr, other_ptr, Ordering::SeqCst, Ordering::Relaxed);

如果已定义，定义的行为是什么？ Rust 会在 x86_64 等受支持的架构上使用双宽 CAS 进行上述操作吗？

【问题讨论】：

AtomicPtr::compare_exchange 仅比较和交换 指针，它是 64 位的，没有理由与 CAS 进行双精度操作。

是的，我对 compare_exchange 的理解是错误的。感谢您清理它

【参考方案1】：

compare_exchange 的这种用法会产生已定义的行为吗？

除非编译器或标准库中出现错误，否则安全的 Rust 永远不会导致 C 和 C++ 意义上的未定义行为。此外，创建和操作指针始终是安全的，它只是取消引用它们或将它们转换为需要显式 unsafe 的引用，因为程序员需要提供编译器无法验证的保证。当然，对安全函数的特定调用是否符合您的预期是另一回事。

如果定义了，定义的行为是什么？

行为是由文档指定的：将some_ptr 指向的地址与ptr 指向的地址进行比较，如果它们匹配，some_ptr 会自动更新为指向@987654326 提供的地址@。在任何一种情况下都会返回前一个指针。由于您的代码从ptr 初始化some_ptr，并且没有创建可以更改它的线程，因此将导致some_ptr 指向other_ptr 提供的地址，并返回ptr。

Rust 会在 x86_64 等受支持的架构上使用双宽度 CAS 进行上述操作吗？

AtomicPtr::compare_exchange() 只比较和交换指针，它与usize 一样宽（现代硬件上为 64 位），没有理由使用双宽 CAS。

但我想我理解混乱是如何产生的：compare_exchange 的文档谈到了指针的值。这个“值”不是指向数据的值，它只是底层的*mut T指针，它只代表一个内存地址。就像AtomicBool 的值是bool，AtomicPtr 的值是一个指针。

如果文档使用“ 指向的地址”而不是“ 的值”，则文档会更准确一些，但这会更冗长。 （较短的“ 的地址”将再次模棱两可，因为它可能被理解为指向指针本身所在的地址。）