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以下的代码段在两个任务中同时对一个全局变量++、--  5000000 次数因为对变量的计算结果是多少呢？

volatile int32_t counter = 0;

void start_task(void *pvParameters)
{
    (void)(pvParameters);
    int add = 5000000;
    while(1)
    {
    	if(--add)
    	{
    		counter++;
    	}
    	else
    	{
    		break;
    	}
    }
    while(1);
}


void start_task1(void *pvParameters)
{
    (void)(pvParameters);
    int sub = 5000000;
    while(1)
    {
    	if(--sub)
    	{
    		counter--;
    	}
    	else
    	{
    		break;
    	}
    }
    while(1);
}

在 ARM 架构下，如果++和--操作不是原子操作（这是多数情况下的实际情况），两个任务同时对全局变量counter进行 5000000 次自增和自减，最终结果不会是 0，而是一个不确定的非零值（可能为正、负或零，但大概率非零）。

关键原因分析：

counter++和counter--在 ARM 架构下通常会被编译为多步指令（非原子操作），大致流程为：

从内存读取counter的值到寄存器（load）。

寄存器中的值加 1 或减 1（modify）。

将寄存器中的结果写回内存（store）。

当两个任务并发执行时，可能出现指令交错，导致数据覆盖。例如：

任务 1 读取counter=0，准备执行+1。

任务 2 同时读取counter=0，准备执行-1。

任务 1 写入结果1，任务 2 随后写入结果-1。

最终counter=-1，但实际执行了 1 次+1和 1 次-1，理论上应为 0，却因交错导致结果错误。

随着操作次数增加（5000000 次），这种交错会累积，导致最终结果偏离 0，且每次运行结果可能不同（不确定性）。

本地代码的运行结果如下:

为了解决上述问题我们可以使用FTOS 的 互斥锁来保护上述临界资源，我么也可以使用ARM LDREX/STREX 指令来实现原子操作来避免上述问题。ARM 中 ldrex 和 strex 通过独占访问监控器实现原子操作。ldrex 读取内存时标记该位置为当前处理器独占；strex 仅在该位置仍保持独占状态时写入成功，否则失败。

LDREX 指令描述如下：

STREX 的指令描述如下

有了上述认识我们通过LDREX 和 STREX 就可以实现原子操作更新内存，添加如下代码来原子访问内存

__attribute__((always_inline))     static inline rt_atomic_t __LDREXW(volatile rt_atomic_t *addr)
{
    rt_atomic_t result;

    __asm volatile ("ldrex %0, %1" : "=r" (result) : "Q" (*addr) );
    return result;
}

__attribute__((always_inline))     static inline rt_atomic_t __STREXW(volatile rt_atomic_t value, volatile rt_atomic_t *addr)
{
    rt_atomic_t result;

    __asm volatile ("strex %0, %2, %1" : "=&r" (result), "=Q" (*addr) : "r" (value) );
    return result;
}

rt_atomic_t rt_hw_atomic_add(volatile rt_atomic_t *ptr, rt_atomic_t val)
{
    rt_atomic_t oldval;
    do
    {
        oldval = __LDREXW(ptr);
    } while ((__STREXW(oldval + val, ptr)) != 0U);
    return oldval;
}

rt_atomic_t rt_hw_atomic_sub(volatile rt_atomic_t *ptr, rt_atomic_t val)
{
    rt_atomic_t oldval;
    do
    {
        oldval = __LDREXW(ptr);
    } while ((__STREXW(oldval - val, ptr)) != 0U);
    return oldval;
}

修改上述测试代码继续验证

void start_task(void *pvParameters)
{
    (void)(pvParameters);
    int add = 5000000;
    while(1)
    {
        if(--add)
        {
            rt_hw_atomic_add(&counter,1);
        }
        else
        {
            break;
        }
    }
    while(1);
}


void start_task1(void *pvParameters)
{
    (void)(pvParameters);
    int sub = 5000000;
    while(1)
    {
        if(--sub)
        {
        	rt_hw_atomic_sub(&counter,1);
        }
        else
        {
            break;
        }
    }
    while(1);
}

通过LDREX 和 STREX 保护变量的访问后上述代码的执行结果为0,和预期的保持一致。