关于向atomic_add传入非volatile变量及mmap指针的技术疑问

背景代码 #

函数声明：

void atomic_add(volatile unsigned * loc, unsigned incr );

调用代码：

unsigned a;
atomic_add(&a, 1);
volatile unsigned b;
atomic_add(&b, 1);

上述代码符合volatile类型限定符规则，可正常编译。

Q1：两次调用atomic_add的结果是否一致？ #

两次调用的原子加1操作本身的结果是一致的——不管传入的是普通unsigned变量的指针还是volatile unsigned变量的指针，atomic_add作为原子操作函数，都会保证对目标地址执行一次原子性的+1操作，最终a和b的值都会变成1。

不过两者存在细节区别：

• 对于非volatile的变量a，编译器在其他未用volatile限定的代码中，可能会对a的值做缓存优化（比如存在寄存器中）；但这两次atomic_add调用本身是直接操作内存的原子操作，不会受该优化影响。
• 对于volatile的变量b，编译器会每次从内存读取其值，禁止缓存优化，这主要影响后续对b的非原子操作，不影响本次原子加的结果。

Q2：mmap()返回的指针能否作为该函数的第一个参数传入？ #

可以，但需要满足几个前提：

1. 类型转换：mmap返回的是void*，需要显式转换为volatile unsigned*类型后传入，示例代码：

   void* mapped_addr = mmap(NULL, sizeof(unsigned), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
   if (mapped_addr != MAP_FAILED) {
       atomic_add((volatile unsigned*)mapped_addr, 1);
   }
   

2. 内存权限：mmap映射时必须指定PROT_WRITE权限，否则原子加操作会触发内存访问错误。
3. 地址对齐：atomic_add的原子操作要求目标地址对齐到unsigned类型的自然边界（通常是4字节），而mmap返回的地址默认是页对齐的（一般为4KB或更大），完全满足对齐要求。

另外，mmap映射的设备内存或共享内存区域，本身就需要用volatile限定来防止编译器优化，和atomic_add的参数类型正好匹配。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者sfzhang