编译器是否消除了不必要的原子？

Question

如果我声明一个仅在单个线程中使用的原子变量，编译器是否能够对其进行优化，并在某些情况下将 std::atomic<T> 替换为 T？

我读过一些关于 atimics 的编译器优化的文章，但它们大多是关于对锁和存储进行重新排序和分组，而不是关于消除它们。

我们以std:shared_pointer 为例。它有一个原子计数器，但如果只有一个线程可以访问它，它可以被一个简单的计数器替换，它仍然会表现得好像它是一个原子的。

Answer 1

答案取决于您假设优化原子的内容。使用原子有两个效果：强制执行语句的可观察顺序并确保处理器缓存失效。

如果您使用的是 Intel 处理器，则可以简单地删除后者的大部分。这是因为处理器保证了相同的行为，不需要进行特定的处理。

但是对于订购，情况就不同了。为了消除排序约束，您的编译器应该能够证明您没有不同的可观察行为。

实际上，如果您将指针或引用传递给不同编译单元中的函数，编译器将无法进行优化。另一方面，如果编译器对使用情况有充分的了解，它可以断定不需要内存屏障，并在此基础上消除它们。

解决代码生成问题是很容易解决的问题，据我所知，大多数行业编译器至少对此有一些支持。 消除另一端的内存障碍是外向研究的一部分，因此您可能无法使用此方法，或者可能仅涵盖非常简单的情况。

当您询问此问题时，认为您更了解您的用例可能听起来很合理。但是，我建议您在需要原子行为时保留原子。手动优化非常耗时，而好处可能并不明显。