RTOS上下文切换场景下任务执行与共享内存操作技术问询

场景描述 #

有两个任务：Task A（高优先级）和Task B（低优先级），condition与mem为全局共享变量。

Task B（低优先级）执行代码：

***Task B (Low priority) ***             
   if (condition) {
      .....
      for (i = 0; i< 10; i++){
          // 此时Task B运行到i=4
          mem[i] = mem[i] +1;
      }
      ..... 
    }

当Task B执行到i=4的内存操作时，高优先级Task A就绪，触发上下文切换。Task A执行代码：

*** TASK A (High priority)
    ......
    enter_critical();
    condition = false;
    mem[i] = 0;  
    exit_critical();
    ......

Task A执行完成后，Task B恢复运行。针对该场景，有以下三个技术问题：

1. 即使condition被设为false，内存操作仍会执行吗？（恢复Task B时会重新检查condition吗？）
2. 若内存操作继续执行，会从哪个索引开始？（i=4还是i=5？）
3. Task B执行完毕后，mem数组的内容会是什么？（是否符合预期的0 0 0 0 1 1 1 1 1 1？）

问题解答 #

1. 内存操作会继续执行：Task B被抢占前已经进入if(condition)代码块内部，上下文切换仅保存当前执行状态（程序计数器、寄存器、变量值等），不会回退到if条件判断步骤。因此即使Task A将condition改为false，Task B恢复后会从被打断的位置继续执行，不会重新检查condition。

2. 会从i=5开始执行循环体：for循环的执行流程为：判断条件→执行循环体→i自增→再次判断条件。当Task B在i=4的循环体执行过程中被抢占，恢复后会先完成当前i=4的内存操作，随后执行i++将i变为5，接着判断i<10成立，进入i=5的循环体执行。所以后续内存操作从i=5开始。

3. mem数组内容取决于变量i的作用域：

   • 若i是Task B的局部变量：Task A中的mem[i]属于未定义行为（i未初始化）。结合你给出的预期结果，推测Task A实际是将整个mem数组置为0。这种情况下，Task B恢复后完成i=4的mem[4]+1（值变为1），接着执行i=5到9的操作（每个mem[i]变为1），最终mem数组为[0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1]。
   • 若i是全局变量：Task A仅会将mem[4]置为0。Task B恢复后完成i=4的mem[4]+1（值变为1），i自增到5后继续处理到9，而mem[0]到mem[3]已被Task B处理过（值为1），最终mem数组为[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Elyes