C# 中哪些操作是原子操作？

Question

是否有系统的方法来知道 C# 中的操作是否是原子的？ 或者有什么一般准则或经验法则吗？

Answer 1

欲了解更完整/详细的内容：

读取和写入 32 位值类型是原子的：这包括以下内在值（结构）类型：

bool, char, byte, sbyte, short, ushort, int, uint, float

。 以下类型（除其他外）不保证是原子的：

decimal, double, long, ulong

。

例如

int x;
x = 10; // atomic
decimal d;

d = 10m; // not atomic

引用赋值也是一个原子操作：

private String _text;
public void Method(String text)
{
  _text = text; // atomic
}

Answer 2

是的。 阅读 CLI 规范：http://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-335.htm。 例如：

I.12.6.6 原子读写

符合要求的 CLI 应保证对 正确对齐的内存位置不大于本机字大小 （native int 类型的大小）是原子的（参见§I.12.6.2） 对某个位置的写访问大小相同。 原子写入应 除写入的位外，不更改其他位。 除非明确布局 控制（参见分区 II（控制实例布局））用于 改变默认行为，数据元素不大于自然值 字大小（本机 int 的大小）应正确对齐。 对象引用应被视为存储在 原生字号。

[注意：不保证原子更新 内存的（读取-修改-写入），为此提供的方法除外 目的作为类库的一部分（参见分区 IV）。 一个原子 写入“小数据项”（不大于本地单词的项） size）需要在硬件上进行原子读/修改/写 不支持直接写入小数据项。尾注]

[注： 当 a 的大小超过 8 字节时，无法保证对 8 字节数据进行原子访问。 本机 int 是 32 位，尽管某些实现可能会执行 当数据在 8 字节边界上对齐时的原子操作。结尾 注]

关于64位长的问题，Eric Lippert在这里回答：https://ericlippert.com/2011/05/31/atomicity-volatility-and-immutability-are- Different-part-two/

CLI规范实际上做出了更有力的保证。命令行界面 保证读取和写入值类型的变量 处理器自然指针大小的大小（或更小）是 原子;如果您在 64 位操作系统上运行 C# 代码 64 位版本的 CLR 然后读取和写入 64 位双精度数和 长整数也保证是原子的。 C# 语言可以 不能保证这一点，但运行时规范可以保证。 （如果您运行的是 C# 某些环境中的代码未被某些人实现 CLI 的实现那么你当然不能依赖它 保证;如果您愿意，请联系向您出售运行时的供应商 了解他们提供什么保证。）

关于原子访问的另一个微妙之处是底层 处理器仅在读取变量或 写入与右对齐的存储相关联 内存中的位置。最终该变量将被实现为 指向内存某处的指针。在 32 位操作系统上， 指针必须能被 4 整除才能进行读取或写入 保证是原子的，并且在 64 位操作系统上它具有 能被 8 整除。

Answer 3

您可以在此处获取 CLI 规范：

“符合要求的 CLI 应保证对 正确对齐的内存位置不大于本机字大小 （native int 类型的大小）是原子的……”

C# 规范第 12.5 节此处：

“以下数据类型的读写应是原子的：bool、 char、byte、sbyte、short、ushort、uint、int、float 和引用 类型。”另外：“……不能保证原子读-修改-写， 例如递增或递减的情况。”

使用 this 使增量操作原子化。

Answer 4

从.Net8开始，我们有这个文档：https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/docs/design/specs/Memory-model.md#alignment
我们对对齐和原子内存访问部分感兴趣。
阅读链接了解详细信息，但总的来说：

内存访问正确对齐的原始类型和枚举类型的数据 直到平台指针大小的大小始终是原子的。