x86_64架构下movl是否为原子操作？读int64全局变量是否仅返回1或10？

• movl是x86架构下的32位（4字节）数据传输指令。
• 按照英特尔和AMD的x86_64架构官方手册规定：只要操作的内存地址是自然对齐、且不跨CPU缓存行（默认64字节），宽度不超过8字节的内存读写指令都是原子操作。
• 常规场景下编译器分配的全局变量都会满足自然对齐要求，这种情况movl的读写都是原子的。只有手动指定非自然对齐、操作地址刻意不对齐的极端场景下，movl才可能因为跨缓存行出现非原子的读写。

要分两个层面判断：

仅考虑给出的汇编指令的硬件执行逻辑 #

• 你给出的线程1汇编是movl a(%rip), %eax，仅读取全局变量的低32位，且x86_64下写32位寄存器%eax会自动清空对应64位寄存器%rax的高32位。
• 全局变量g_some_global_variable是8字节的int64类型，默认按8字节自然对齐，线程2对它的赋值操作只要是单次对齐的8字节写，要么完全执行完成（值更新为10），要么未执行（值保持1）。
• 这种前提下线程1的32位读操作是原子的，确实只会读到1或者10的低32位，最终局部变量a的取值就是1或10，不会出现其他中间值。

从C++程序标准和编译优化规则看 #

• 你的代码存在明确的数据竞争：多线程并发访问同一个非原子变量，且至少有一个线程是写操作，按照C++标准这属于未定义行为，任何运行结果都是合法的。
• 由于你没有给g_some_global_variable加volatile限定，也没有使用std::atomic原子类型，也没有加互斥锁、内存屏障等同步逻辑，编译器完全可以在编译阶段直接优化掉内存读取操作，直接给a赋值为初始值1，根本不会执行movl读内存的指令。这种情况下线程1永远只会读到1，哪怕线程2已经修改了全局变量的值。
• 极端情况下如果编译器把线程2的8字节赋值拆分成两次32位写操作，还可能出现线程1读到高低位不匹配的异常值，不过这种情况在x86_64平台的常规编译选项下几乎不会出现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ddwolf