内存模型

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C
 
C 语言
 
基本概念
 

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。

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。

char 、 unsigned char 及 signed 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。

内存位置

内存位置是

  • 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）

本节未完成
原因：一或二个小示例

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)

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

参阅