由于试图通过一些我不知道的简单内容来调试我的代码，我损失了几天的时间，实际上是大约 25 小时的工作。

事实证明，在 AVR ATmega328 8 位微控制器 (Arduino) 上，用 C++ 递减单字节数组的元素不是原子操作，并且需要原子访问防护（即关闭中断）。为什么是这样？？？另外，确保对 Atmel AVR 微控制器上的变量进行原子访问的 C 技术有哪些？

这是我所做的一个简化版本：

//global vars:
const uint8_t NUM_INPUT_PORTS = 3;
volatile uint8_t numElementsInBuf[NUM_INPUT_PORTS];

ISR(PCINT0_vect) //external pin change interrupt service routine on input port 0
{
  //do stuff here
  for (uint8_t i=0; i<NUM_INPUT_PORTS; i++)
    numElementsInBuf[i]++;
}

loop()
{
  for (uint8_t i=0; i<NUM_INPUT_PORTS; i++)
  {
    //do stuff here
    numElementsInBuf[i]--; //<--THIS CAUSES ERRORS!!!!! THE COUNTER GETS CORRUPTED.
  }
}

这是很好的循环版本：

loop()
{
  for (uint8_t i=0; i<NUM_INPUT_PORTS; i++)
  {
    //do stuff here
    noInterrupts(); //globally disable interrupts 
    numElementsInBuf[i]--; //now it's ok...30 hrs of debugging....
    interrupts(); //globally re-enable interrupts 
  }
}

注意“原子访问防护”，即：在递减之前禁用中断，然后在递减之后重新启用它们。

由于我在这里处理单个字节，因此我不知道我需要原子访问防护。为什么我在这个案例中需要它们？这是典型的行为吗？我知道如果这是一个 2 字节值的数组，我会需要它们，但为什么是 1 字节值？？？通常，对于 1 字节值，此处不需要原子访问防护......

Update：阅读此处的“原子访问”部分：http://www.gammon.com.au/interrupts http://www.gammon.com.au/interrupts。这是一个很好的来源。

相关（STM32 mcus的答案）：

所以我们知道读取或写入任何单字节变量在AVR 8位单片机上是原子操作，但是对于STM32 32位单片机呢？STM32上哪些变量具有自动原子读写功能？答案在这里：哪些变量类型/大小在 STM32 微控制器上是原子的？ https://stackoverflow.com/a/52785864/4561887.

The ATmega328 数据表 http://www.atmel.com/images/Atmel-8271-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega48A-48PA-88A-88PA-168A-168PA-328-328P_datasheet_Complete.pdf表明：

ALU 支持寄存器之间或常量与寄存器之间的算术和逻辑运算

它没有提到 ALU 能够直接在内存位置上操作。因此，为了减少一个值，这意味着处理器必须执行几个操作：

• 将值加载到寄存器中
• 递减寄存器
• 将值存储回来

因此，递减操作不是原子操作，除非您执行一些特殊操作使其成为原子操作，例如禁用中断。这种读/修改/写要求对于更新内存来说可能更常见。

如何使操作原子化的细节取决于平台。新版本的 C 和 C++ 标准明确支持原子操作；我不知道 ATmega 的工具链是否支持这些新标准。