根据数据总线设置变量来自多线程无防护

Question

我在x64上使用C++多线程。我想更好地理解数据总线。我想知道如果我尝试从2个线程设置变量而没有任何防范（无互斥锁，CV，信号量和无原子）会发生什么。数据总线依赖于什么？ 例如，如果我有变量：

int32_t i; 

如果我设置在不同的线程变量： 线程1：

i =0x11223344; 

线程2：

i =0x44332211; 

正如我知道针对x64数据总线是64位。所以变量i可以设置为1条指令。我知道这取决于编译器。我知道缓存也有影响力。我想知道只有与数据总线（没有缓存）的交互。我的问题是取决于数据总线宽度（8,16,32位）会是什么样的行为。 i的价值是多少？

Answer 1

不幸的答案是，你的问题没有明确的答案。

让我们从C++中离开一会儿：你想要做的是执行一个不同步的并发写入。关于这种操作的结果将会有很大的不同，这取决于许多因素。当然，目标架构扮演着重要角色。像x86这样具有强大内存模式的机器可能比PowerPC或ARM机器更宽容。但它并没有在这里结束。对齐可以起到至关重要的作用，您正在运行的计算机上的特定内存配置也可以起作用（请考虑NUMA体系结构）。所以没有一个适合所有答案的答案。这一切都非常微妙地依赖于情况，即使情况确切地知道，你经常留下的答案是：我们根本无法分辨，最终可能是任何东西（包括出现的数字） -thin-air，也就是说，这个值不是由任何并发写入操作写入的值），因为这只是硬件的构建方式。

因此，在如此高层次上讨论这个问题根本没有意义。就x86而言，指令集体系结构提供了一些保证。欢迎自己浏览the manual的相关章节。但是，如果您使用线程未知的内存访问，则无法从更高级别的语言访问这些保证。由于行为未定义，因此编译器可以执行任意数量的优化，这些优化可以以任意方式混淆生成的代码，但仍与您在代码中表达的内容一致。由于您的代码不知道并发性（根据定义，因为您使用的是非同步访问），编译器完全有权执行此操作。

所以唯一的出路是使用正确的同步，例如锁或原子。它们在语言层面上提供了一定的保证（不允许某些编译器优化），并确保这些保证一直贯穿到硬件上（通过在生成的机器代码中插入必要的同步指令）。只有当你拥有从高级语言到组成硬件的完整硅片保证链时，才能进行适当的多线程编程。从链中删除任何单个链接，整个事情就会崩溃。