内存模型

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为 C 抽象机的目的,定义计算机内存存储的语义。

可用于 C 程序的数据存储(内存)是一个或多个连续字节的序列。内存中每个字节拥有唯一的地址

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[编辑] 字节

字节是内存的最小可寻址单元。它定义为一系列连续的位,足以保有任何基础执行字符集(要求 96 个字符是单字节)。 C 支持大小为 8 位或更多的字节。

charunsigned charsigned char 类型的存储和值表示都使用一个字节。字节的位数可以用 CHAR_BIT 访问。

对于用字节表示其他基础类型的(包含大端与小端内存布局),见对象表示

[编辑] 内存位置

内存位置

  • 一个标量类型(算术类型、指针类型、枚举类型)的对象
  • 或非零长位域的最大连续序列
struct S {
    char a;     // 内存位置 #1
    int b : 5;  // 内存位置 #2
    int c : 11, // 内存位置 #2 (连续)
          : 0,
        d : 8;  // 内存位置 #3
    struct {
        int ee : 8; // 内存位置 #4
    } e;
} obj; // 对象“ obj ”由 4 个分离的内存位置组成

线程及数据竞争

执行的线程是一个程序中的控制流,它以调用顶层函数 thrd_create 或其他方法起始。

任意线程可潜在地访问程序中的任意对象(拥有自动及线程局域存储期的对象仍能通过指针被另一线程访问)。

执行的不同线程始终允许同时访问(读或修改)不同的内存位置,这没有冲突和同步要求(注意同时更新二个同一结构体内的非原子位域是不安全的,若所有声明于其间的成员亦为(非零长)位域,不管那些插入的位域大小是多少)。

一个表达式的求值写入一个内存位置,而另一求值读取或修改同一内存位置时,我们称这两个表达式冲突。拥有两个冲突表达式的程序有数据竞争,除非

若发生数据竞争,则程序行为未定义。

(特别是, mtx_unlock 与另一线程的 mtx_lock 同步,从而先发生于后者,这使得可以用互斥锁保证排除数据竞争)

内存顺序

线程从一个内存位置读取值时,它可能看到初始值、被同一线程写入的值,或被其他线程写入的值。关于线程所做的写入对其他线程变得可见的顺序细节,见 memory_order

(C11 起)

[编辑] 引用

  • C11 standard (ISO/IEC 9899:2011):
  • 3.6 byte (p: 4)
  • 3.14 memory location (p: 5)
  • 5.1.2.4 Multi-threaded executions and data races (p: 17-21)
  • C99 standard (ISO/IEC 9899:1999):
  • 3.6 byte (p: 4)
  • C89/C90 standard (ISO/IEC 9899:1990):
  • 1.6 DEFINITIONS OF TERMS

[编辑] 参阅

内存模型C++ 文档