Гонка данных на смежных битовых полях происходит, когда:

Смежные битовые поля, которые являются частью одной и той же структуры, могут храниться в одном байте в том же месте памяти. Операции чтения или записи всех переменных, включая битовые поля, происходят по одному байту или слову за раз. Чтобы изменить только определенные биты в байте, шаги, подобные этому, происходят последовательно:

При доступе к двум различным битовым полям эти четыре шага должны быть выполнены для каждого битового поля. Если доступы не защищены, все четыре шага для одного битового поля могут не завершиться до начала четырех шагов для другого. В результате модификация одного битового поля может отменить модификацию соседнего битового поля. Например, изменение errorFlag1 и errorFlag2 может произойти в следующей последовательности. Шаги, отмеченные 1, относятся к модификации errorFlag1 и шаги, отмеченные как 2, относятся к этапам errorFlag2.

1a. Байт с обоими errorFlag1 и errorFlag2 немодифицированный копируется в ОЗУ, в целях модификации errorFlag1.

1b. Маска, которая изменяет только errorFlag1 bitwise OR-ed с этой копией.

2a. Байт, содержащий оба errorFlag1 и errorFlag2 неизмененный копируется в ОЗУ второй раз, в целях изменения errorFlag2.

2b. Маска, которая изменяет только errorFlag2 bitwise OR-ed с этой второй копией.

1c. Версия с errorFlag1 измененный копируется назад. Эта версия имеет errorFlag2 без изменений.

2c Версия с errorFlag2 измененный копируется назад. Эта версия имеет errorFlag1 unmodified и перезаписывает предыдущую модификацию.

Чтобы исправить этот дефект, защитите операции на битовых полях, входящих в одну и ту же структуру, с помощью критических разделов, временного исключения или другого средства. См. «Защита общих переменных в многозадачном коде».

Чтобы идентифицировать существующие защиты, которые можно повторно использовать, смотрите таблицу и графики, связанные с результатом. В таблице показаны каждая пара конфликтующих вызовов. В Access Protections столбце показаны существующие средства защиты вызовов. Чтобы увидеть последовательность вызовов функций, ведущую к конфликтам, щелкните значок. Пример см. ниже.

#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#define thread_success 0

typedef struct
{
   unsigned int IOFlag :1;
   unsigned int InterruptFlag :1;
   unsigned int Register1Flag :1;
   unsigned int SignFlag :1;
   unsigned int SetupFlag :1;
   unsigned int Register2Flag :1;
   unsigned int ProcessorFlag :1;
   unsigned int GeneralFlag :1;
} InterruptConfigbits_t;

InterruptConfigbits_t InterruptConfigbitsProc12;

void* task1 (void* arg) {
    InterruptConfigbitsProc12.IOFlag = 0;
    //Additional code
}

void* task2 (void* arg) {
    InterruptConfigbitsProc12.SetupFlag = 0;
    //Additional code
}

void main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    if(thread_success != pthread_create(&thread1, NULL, task1, NULL)){
        //Handle error
    }
    if(thread_success != pthread_create(&thread2, NULL, task2, NULL)){
        //Handle error
    }
}

В этом примере потоки с идентификатором thread1 и thread2 доступ к различным битовым полям IOFlag и SetupFlag, которые принадлежат одной и той же структурированной переменной InterruptConfigbitsProc12.

Одной из возможных коррекций является перенос доступа к битовому полю в критический раздел. Критический раздел находится между вызовом функции блокировки и функцией разблокировки. В этой коррекции критический раздел находится между вызовами функций pthread_mutex_lock и pthread_mutex_unlock.

#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#define thread_success 0
#define lock_success 0

pthread_mutex_t lock;

typedef struct
{
   unsigned int IOFlag :1;
   unsigned int InterruptFlag :1;
   unsigned int Register1Flag :1;
   unsigned int SignFlag :1;
   unsigned int SetupFlag :1;
   unsigned int Register2Flag :1;
   unsigned int ProcessorFlag :1;
   unsigned int GeneralFlag :1;
} InterruptConfigbits_t;

InterruptConfigbits_t InterruptConfigbitsProc12;

void* task1 (void* arg) {
    if( lock_success != pthread_mutex_lock(&lock)) {
        //Handle error
    }
    InterruptConfigbitsProc12.IOFlag = 0;
    if( lock_success != pthread_mutex_unlock(&lock)) {
        //Handle error
    }
    //Additional code
}

void* task2 (void* arg) {
    if( lock_success != pthread_mutex_lock(&lock)) {
        //Handle error
    }
    InterruptConfigbitsProc12.SetupFlag = 0;
    if( lock_success != pthread_mutex_unlock(&lock)) {
        //Handle error
    }
    //Additional code
}

void main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    if(thread_success != pthread_create(&thread1, NULL, task1, NULL)){
        //Handle error
    }
    if(thread_success != pthread_create(&thread2, NULL, task2, NULL)){
        //Handle error
    }
}

Можно ввести элемент небитового поля или элемент безымянного битового поля размера 0 между двумя соседними битовыми полями, к которым можно получить доступ одновременно. Элемент не битового поля или элемент 0 битового поля гарантирует, что последующее битовое поле начинается с нового места памяти. В этом исправленном примере размер 0 бит представителя поля гарантирует, что IOFlag и SetupFlag хранятся в разных местах памяти.

#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#define thread_success 0

typedef struct
{
   unsigned int IOFlag :1;
   unsigned int InterruptFlag :1;
   unsigned int Register1Flag :1;
   unsigned int SignFlag :1;
   unsigned int : 0;
   unsigned int SetupFlag :1;
   unsigned int Register2Flag :1;
   unsigned int ProcessorFlag :1;
   unsigned int GeneralFlag :1;
} InterruptConfigbits_t;

InterruptConfigbits_t InterruptConfigbitsProc12;

void* task1 (void* arg) {
    InterruptConfigbitsProc12.IOFlag = 0;
    //Additional code
}

void* task2 (void* arg) {
    InterruptConfigbitsProc12.SetupFlag = 0;
    //Additional code
}

void main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    if(thread_success != pthread_create(&thread1, NULL, task1, NULL)){
        //Handle error
    }
    if(thread_success != pthread_create(&thread2, NULL, task2, NULL)){
        //Handle error
    }
}