C-克服原子操作的使用

Question

我在想。如果我有一个int变量，我想在我所有的线程中同步-难道我不能保留一个位来知道值是否正在更新吗？
为了避免写入操作以块形式执行，这意味着线程可能正在访问中间写入值，这是不正确的，或者更糟糕的是，覆盖它，导致它完全错误，我希望线程首先被告知正在写入变量。我可以简单地使用一个原子操作来写入新值，这样其他线程就不会干涉，但是这个想法看起来并不那么愚蠢，我想先使用基本的工具。
如果我只做一个小操作呢足够让它保持在一个块中，一个像改变一个比特（这仍然会导致整个字节改变，但不是整个值改变，对吧）这样的操作，让这个比特指示变量是否被写入？这会起作用吗，还是整个int会被写入？
我的意思是，即使整个int要改变，这仍然有机会工作-如果指示值是否正在改变的位是先写的。

对此有什么想法吗？

编辑：我觉得我没有具体说明我实际上打算做什么，以及为什么我首先想到这个。
我试图实现一个超时函数，类似于JavaScript中的setTimeout。对于你不想取消的超时来说，这是非常简单的——你创建一个新线程，告诉它在给定的时间内Hibernate，然后给它一个要执行的函数，最终使用一些数据。小菜一碟。在大约半个小时内完成了它，而对C来说却是全新的。当你想设置一个超时时，困难的部分就来了，这个超时将来可能会被取消。因此，您在不取消超时的情况下执行与超时完全相同的操作，但是当线程唤醒并且CPU的调度程序将其打开时，线程必须检查启动时给出的内存中的值是否没有显示“您应该停止执行”。该值可能会被其他线程修改，但它只会被修改一次，至少在最好的情况下是这样。我将担心不同的解决方案，当它归结为试图修改值从多个线程在同一时间。现在的基本假设是，只有主线程或其他线程之一可以修改值，并且只发生一次。控制它只发生一次可以通过设置其他变量，这可能会改变多次，但总是相同的值（即，初始值为0，它意味着尚未取消，但当它必须取消时，值更改为1，所以不用担心值被分割成多个写入操作，并且在不同的线程读取它时只更新了其中的大部分）。
鉴于这个假设，我认为我最初在这篇文章开始时写的文本应该更清楚。简而言之，无需担心值被多次写入，仅一次，但由任何线程写入，并且该值必须可供任何其他线程读取，否则必须表示无法读取。
现在正如我我想到了，因为值本身只会是0或1，知道它什么时候已经被取消的技巧也应该起作用，不是吗？由于0或1将永远在一个操作中，因此无需担心它被碎片和读取错误。如果我错了，请纠正我。
另一方面，如果值是从结尾写的，而不是开头写的，那该怎么办？如果这是不可能的，那么没有必要担心，帖子会得到解决，但是我想知道在这个特定的背景下，克服这样的原子操作可能会带来的每一个危险。如果它是从末尾开始写的，并且线程想要访问变量以知道它是否应该继续执行，它会注意到它确实应该继续执行，而预期的行为是停止执行。这应该有完全最小的可能性，但仍然是，这意味着它是危险的，我希望它是100%可预测的。

另一个编辑来解释我想象的程序要执行的步骤
主线程生成一个新线程，也称为“可取消超时”。它传递一个要执行的函数以及数据、睡眠时间和内存地址，指向一个值。在给定时间后线程唤醒后，它必须检查该值，看看是否应该执行给定的函数。0表示它应该继续，1表示它应该停止并退出。该值（线程的“状态”，已取消或未取消）可由主线程或任何其他线程“超时”操作，该线程的任务是取消第一个线程
示例代码：

struct Timeout {
  void (*function)(void* data);
  void* data;
  int milliseconds;
  int** base;
  int cancelID;
};
DWORD WINAPI CTimeout(const struct Timeout* data) {
  Sleep(data->milliseconds);
  if(*(*(data->base) + sizeof(int) * data->cancelID) == 0) {
    data->function(data->data);
  }
  free(data);
  return 0;
}

其中，CTimeout是提供给新生成的线程的函数。请注意，我已经在go上编写了一些代码，但还没有对其进行测试。忽略任何潜在的错误
超时。base是指向int数组的指针，因为可以同时存在许多超时。超时。cancelID是超时列表中当前线程的ID。如果将同一ID视为基数组中的索引，则该ID具有一个值。如果值为0，则线程应执行其函数，否则，清理已提供的数据并返回。base是指针指向指针的原因是，在任何时候，都可以调整超时状态数组的大小。若数组的位置发生变化，则并没有传递其初始位置的选项。它可能会导致访问不再属于我们的内存时出现分段错误（如果不是，请纠正我）
如果需要，可以从主线程或其他线程访问Base，并且可以更改线程的状态以取消其执行
如果任何线程想要更改状态（状态为我们在开始时生成的超时状态，并希望取消），它应该更改“base”数组中的值。到目前为止，我认为这是非常简单的
如果“继续”和“停止”的值大于1字节，则会出现很大的问题。写入内存的操作实际上可能需要多次操作，因此，过早访问内存会导致出现意外结果，这不是我喜欢的。但是，正如我前面提到的，如果值非常小，0或1会怎么样？在什么时候访问值根本不重要吗？我们只对1个字节感兴趣，甚至2或4个字节或整数感兴趣，在这种情况下，即使8个字节也不会有任何区别，是吗？最后，不必担心接收到无效值，因为我们不关心32位的值，而只关心1位，不管我们将读取多少字节<也许我的意思并不完全可以理解。写/读操作不包括读取单个位，而是读取字节。也就是说，如果我们的值不大于255，或65535，或400万，无论我们正在写入/读取的字节数是多少，我们都不应该担心在写入过程中读取它。我们所关心的只是所写内容的一部分，即最后一个或第一个字节。其余的对我们来说完全没有用，所以不必担心在我们访问该值时会同步所有内容。真正的问题始于写入值时，但写入的第一个字节在末尾，这对我们来说是无用的。如果我们在那一刻读取该值，我们将收到我们不应该收到的-没有取消状态而不是取消。如果第一个字节，给定小endian，是先读取，我们将收到有效的价值，即使在读中间写。也许我把一切都弄糟了，弄错了。你知道，我不是职业选手。也许我一直在读一些无用的文章。如果我有什么错误，请纠正我。

Answer 1

除了一些具有专用硬件的专用嵌入式环境外，没有“一个操作，它足够小，可以将其保存在一个块中，一个像改变一个位这样的操作”。您需要记住，您不希望简单地用“1”（或“0”）覆盖特殊位。因为即使你能做到这一点，它也可能与其他线程一样。事实上，您需要做的是检查它是否已经是1，并且仅当它不是自己编写1并且知道您没有覆盖现有1（或者由于1已经存在而编写1失败）时才进行检查。

这称为临界截面。而这个问题只能由操作系统来解决，操作系统恰好知道或能够阻止其他并行线程。这就是存在操作系统支持的同步方法的原因。

这是不容易的。