将指针转换为 _Atomic 指针和 _Atomic 大小

Question

根据我对标准的阅读， *(_Atomic TYPE*)&(TYPE){0} (换句话说，将指向非原子的指针转换为指向相应原子的指针并取消引用)不受支持。

如果 TYPE，gcc 和/或 clang 是否将其识别为扩展？是/不是无锁的？ (问题一)

第二个相关问题:我的印象是如果 TYPE不能实现为无锁原子，需要在相应的 _Atomic TYPE 中嵌入锁.但是如果我做 TYPE一个较大的结构，然后在两个clang和 gcc它的大小与 _Atomic TYPE 相同.

两个问题的代码:

#include <stdatomic.h>
#include <stdio.h>

#if STRUCT
typedef struct {
    int x;
    char bytes[50];
} TYPE;
#else
typedef int TYPE;
#endif

TYPE x;

void f (_Atomic TYPE *X)
{
    *X = (TYPE){0};
}

void use_f()
{
    f((_Atomic TYPE*)(&x));
}

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%zu %zu\n", sizeof(TYPE), sizeof(_Atomic TYPE));
}

现在，如果我用 -DSTRUCT 编译上面的片段, gcc 和 clang 都将结构及其原子变体保持在相同的大小，并且它们生成对名为 __atomic_store 的函数的调用。对于商店(通过与 -latomic 链接解决)。

如果 _Atomic 中没有嵌入锁，这是如何工作的？结构的版本？ (问题二)

Answer 1

_Atomic 更改了 Clang 上某些特殊情况下的对齐方式，并且 GCC 将来也可能会得到修复(PR 65146)。在这些情况下，通过强制转换添加 _Atomic 不起作用(从 C 标准的角度来看这很好，因为它是未定义的行为，正如您所指出的)。

如果对齐是正确的，使用 __atomic 内置函数更合适，它正是为这个用例设计的:

• Built-in Functions for Memory Model Aware Atomic Operations

如上所述，如果 ABI 为普通(非原子)类型提供的对齐方式不足，并且 _Atomic 会更改对齐方式(目前仅使用 Clang)，这将不起作用。

这些内置函数也适用于非原子类型，因为它们使用外联锁。这也是使用相同机制的 _Atomic 类型不需要额外存储的原因。这意味着由于无意中共享锁而导致一些不必要的争用。这些锁是如何实现的是一个实现细节，可能会在 libatomic 的 future 版本中发生变化。

一般来说，对于具有涉及锁定的原子内置函数的类型，将它们与共享或别名内存映射一起使用是行不通的。这些内置函数也不是异步信号安全的。 (无论如何，所有这些功能在技术上都超出了 C 标准。)