Меня давно занимает вопрос атомарности типа int (да и любого типа, равного по длине шине процессора, например, указателя или float для x86).

Ясно, что в теории, нельзя полагаться на факт такой атомарности. Но давайте конкретизируем: платформа x86, и переменная объявлена как volatile int a. Тут я не играюсь с reinterpret_cast’ом и приведением указателей, то есть можно гарантировать, что компилятор обеспечит правильное выравнивание, соответствующее шине процессора и памяти, тем самым гарантируя, что доступ к этой ячейке произойдет за один такт.

Есть ли хоть какой-то шанс с ненулевой вероятностью, что какое-то вычисление (команда процессора) по отношению к а может быть тут неатомарна? Может ли так быть, что операция a++ или a += arbitrary_stuff и т.д. выполниться не целиком?

Так как переменная volatile, значит любые оптимизации будут компилятором запрещены, и не выйдет так, что вместо полноценной 32-х битной команды (обнуления, инкремента, умножения и т.д) компилятор использует, например, каскад двух 8-ми битных команд для операции, которую можно сделать одной 32-х битной.

Ведь где бы значение переменной а не обрабатывалось (в регистре, в кэше, в памяти), везде это будет та или иная одиночная команда процесса, которая, очевидно, атомарна.

Ясно, что правилом хорошего тона считается не полагаться на атомарность int’а. Но современная архитектура процессоров (микроконтроллеры пока не берем) практически гарантирует эту атомарность, разве нет?