Linux: Warum ist sig_atomic_t auf int typisiert?

Question 1

Auf meiner Linux-Box sig_atomic_t ist einfach alt int. Tun ints besitzt eine besondere atomare Qualität?

$ gcc -v
Using built-in specs.
Target: x86_64-linux-gnu
...
Thread model: posix
gcc version 4.3.2 (Debian 4.3.2-1.1) 

$ echo '#include <signal.h>' | gcc -E - | grep atomic
typedef int __sig_atomic_t;
typedef __sig_atomic_t sig_atomic_t;

Question 2

C99 sig_atomic_t entspricht nur einer sehr schwachen Definition von “Atomizität”, weil C99 hat kein Konzept der Parallelität, nur Unterbrechbarkeit. (C2011 fügt ein Nebenläufigkeitsmodell hinzu, und damit die _Atomic Typen, die stärkere Garantien geben; jedoch AFAIK sig_atomic_t ist unverändert, da seine Daseinsberechtigung ist immer noch die Kommunikation mit Signalhandlern, nicht über Threads hinweg.)

Das ist alles, worüber C99 sagt sig_atomic_t:

(§7.14 <signal.h>Absatz 2) Der definierte Typ ist sig_atomic_t, das ist der (möglicherweise flüchtig qualifizierte) ganzzahlige Typ eines Objekts, auf das als atomare Entität zugegriffen werden kann, selbst bei Vorhandensein von asynchronen Interrupts. (§7.14 <signal.h>Absatz 2)

(§7.14p5) Wenn [a] Signal tritt anders als als Ergebnis des Aufrufs von auf abort oder raise -Funktion ist das Verhalten undefiniert, wenn der Signal-Handler auf ein beliebiges Objekt mit statischer Speicherdauer verweist, außer durch Zuweisen eines Werts zu einem als deklarierten Objekt volatile sig_atomic_t.

(§7.18.3 Grenzwerte anderer Integer-Typen, Absatz 3) Wenn sig_atomic_t (siehe 7.14) ist als vorzeichenbehafteter Integer-Typ definiert, der Wert von SIG_ATOMIC_MIN darf nicht größer als −127 und der Wert von sein SIG_ATOMIC_MAX darf nicht weniger als 127 sein; andernfalls ist sig_atomic_t als vorzeichenloser ganzzahliger Typ und der Wert von definiert SIG_ATOMIC_MIN soll 0 und der Wert von sein SIG_ATOMIC_MAX darf nicht weniger als 255 betragen.

Der Begriff “atomare Entität” ist nirgendwo im Standard definiert. Übersetzen von Standards-esisch, die Absicht ist, dass die CPU eine Variable vom Typ vollständig aktualisieren kann sig_atomic_t im Speicher (“statische Speicherdauer”) mit einem Maschinenbefehl. Daher ist es in der parallelitätsfreien, präzise unterbrechbaren abstrakten C99-Maschine für einen Signalhandler unmöglich, eine Typvariable zu beobachten sig_atomic_t Mitten in einem Update. Die §7.18.3p3-Sprachlizenzen für diesen Typ sind so klein wie möglich char im Bedarfsfall. Beachten Sie bitte die völlige Abwesenheit jeder Sprache in Bezug auf prozessorübergreifende Konsistenz.

Es gibt echte CPUs, die mehr als eine Anweisung benötigen, um einen Wert größer als zu schreiben char zur Erinnerung. Es gibt auch echte CPUs, die mehr als einen Befehl benötigen, um Werte zu schreiben kleiner als ein Maschinenwort (oft, aber nicht notwendigerweise dasselbe wie int) in Erinnerung. Die Sprache im Handbuch der GNU C-Bibliothek ist jetzt ungenau. Es stellt den Wunsch der ursprünglichen Autoren dar, das zu eliminieren, was sie als unnötige Lizenz für C-Implementierungen betrachteten, um seltsamen Scheiß zu tun, der Anwendungsprogrammierern das Leben schwerer machte. Unglücklicherweise ist es genau diese Lizenz, die es möglich macht, C auf einigen echten Maschinen überhaupt zu haben. Es gibt mindestens einen Embedded-Linux-Port (zum AVR), für den beides nicht der Fall ist int noch Zeiger können in einem Befehl in den Speicher geschrieben werden. (Es wird daran gearbeitet, das Handbuch genauer zu machen, siehe zB http://sourceware.org/ml/libc-alpha/2012-02/msg00651.html — sig_atomic_t scheint jedoch in diesem übersehen worden zu sein.)

Question 3

Bestimmte Typen können mehrere Anweisungen zum Lesen/Schreiben erfordern. int Typ wird immer atomar gelesen/geschrieben.

Datentyp: sig_atomic_t

Dies ist ein ganzzahliger Datentyp. Auf Objekte dieses Typs wird immer atomar zugegriffen.

In der Praxis können Sie davon ausgehen, dass int und andere Integer-Typen nicht länger als int atomar sind. Sie können auch davon ausgehen, dass Zeigertypen atomar sind; das ist sehr bequem. Beides gilt für alle Maschinen, die von der GNU-C-Bibliothek unterstützt werden, und für alle uns bekannten POSIX-Systeme.

Bezug