AArch64架构（树莓派3B）下函数内静态变量是否多核共享？

在为树莓派3B编写自定义引导加载程序时，你发现函数内的静态变量会被所有核心共享同一值，运行的代码如下：

void kernel_main(unsigned int processor_index)
{

  static unsigned int current_processor_index = 0;

  if (processor_index == 0) {
    uart_init();
  }

  while (processor_index != current_processor_index);

  uart_send_string("Hi from processor ");
  uart_send(processor_index + '0');
  uart_send_string("!\r\n");

  current_processor_index++;
  
  if (processor_index == 0) {
    // if current_processor_index == 4 then all processors send message
    while (current_processor_index != 4)
      ;
    for (;;) {
      uart_send(uart_recv());
    }
  }
}

每个核心会挂起直到静态变量current_processor_index等于自身的processor_index，最终输出为：

Hi from processor 0!
Hi from processor 1!
Hi from processor 2!
Hi from processor 3!

这种现象的原理可以从以下三方面解释：

1. C语言静态变量的存储特性 #

函数内的static变量属于静态存储类别：

• 它的内存空间不是在函数调用时分配在栈上，而是在程序启动时就被分配到全局数据段（.data或.bss段），生命周期贯穿整个程序运行过程。
• 该变量只会被初始化一次，无论函数被调用多少次（包括多核心并行调用），所有调用都会访问同一份内存地址上的变量。

你的代码中，current_processor_index作为静态变量，在全局数据段只有一份实例，4个核心操作的都是这个唯一的内存地址。

2. 树莓派3B的多核心内存架构 #

树莓派3B的4个ARM Cortex-A53核心共享同一物理内存空间。在自定义引导加载程序阶段，通常尚未启用内存管理单元（MMU），无法为每个核心创建独立的虚拟地址空间，因此所有核心访问的内存都是直接映射到同一物理内存的，不存在核心专属的隔离内存区域。

3. 代码的同步执行逻辑 #

结合上述两点，代码的执行流程为：

• 4个核心分别带着processor_index（0-3）进入kernel_main。
• 核心0完成UART初始化后，因current_processor_index初始值为0，匹配自身索引，跳出循环输出信息，随后将变量加1变为1。
• 此时核心1的循环条件1 != 1不成立，跳出循环输出信息，变量加1变为2。
• 核心2、3依次重复该过程，直到变量被加至4，核心0进入UART回环的死循环。

这种共享的静态变量充当了一个简易的同步计数器，让4个核心按顺序完成输出，因此你会看到按索引排序的输出结果。

注意：这种同步方式存在潜在竞态风险，若没有严格的同步机制，极端情况可能出现多核心同时修改变量的问题。多核心编程中，对共享变量的修改应使用原子操作（如ARM的LDREX/STREX指令）来保证操作的原子性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pwasoutside