如何安全正确用Interlocked函数/TInterlocked原子写入无符号变量？A/B是否线程安全？

一、安全原子化写入无符号变量的方法 #

在Delphi里用Interlocked系列函数或TInterlocked类做无符号变量的原子写入，关键得让原子函数直接操作目标变量的内存地址——原子操作是靠硬件级内存访问控制实现的，必须直接碰变量的内存空间才行。
具体到UInt64类型的变量：

• 可以把变量的地址强制转成PInt64（或者PUInt64，部分Delphi版本支持），传给InterlockedExchange64或TInterlocked.Exchange；
• 绝对不能传变量的临时值拷贝，必须传内存引用或指针。

二、代码里(A)(B)(C)(D)的实际效果 #

(A)和(B)完全无效，无原子性可言 #

TInterlocked.Exchange(Int64(tLastReload),1);  //A
InterlockedExchange64(Int64(tLastReload),2);  //B

这两行代码连原变量tLastReload都改不了，更别说原子性和线程安全了：

• Int64(tLastReload)是把变量的值转成Int64临时值，传递给原子函数的是这个临时值的内存（栈上的临时空间），和原变量tLastReload没关系；
• 原子函数操作的是临时值，原变量纹丝不动，自然不存在任何线程安全保障。

(C)和(D)是正确的原子操作写法 #

TInterlocked.Exchange(PInt64(@tLastReload)^,3); //C
InterlockedExchange64(PInt64(@tLastReload)^,4); //D

这两行是安全的，具备完整的原子性和线程安全性：

• @tLastReload拿到原变量的内存地址，PInt64(@tLastReload)^解引用后直接指向原变量的内存；
• UInt64和Int64都是8字节连续存储，内存布局完全一致，强制转指针不会有问题；
• 原子函数直接操作原变量的内存，硬件层面保证了写入操作不会被线程打断，不会出现读写冲突。

三、是否必须用(C)或(D)的写法 #

是的，必须用这类写法。只有让原子函数直接访问目标变量的内存地址，才能触发硬件级的原子操作。像(A)(B)那样传临时值的做法完全是无效操作，既改不了目标变量，也没有任何线程安全作用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者vincent