哪些 C++11 <atomic> 操作/内存顺序可以保证新鲜度？ [复制]答案

【问题标题】：What C++11 <atomic> operations/memory orders guarantees freshness? [duplicate]哪些 C++11 <atomic> 操作/内存顺序可以保证新鲜度？ [复制]
【发布时间】：2013-01-19 05:01:33
【问题描述】：

可能重复：
Concurrency: Atomic and volatile in C++11 memory model

有了C++11<atomic>规范，有没有新鲜度的保证？不同内存顺序的描述只处理重新排序（据我所知）。

具体来说，在这种情况下：

#include <atomic>

std::atomic<int> cancel_work(0);

// Thread 1 is executing this function
void thread1_func() {

    ...

    while (cancel_work.load(<some memory order>) == 0) {
        ...do work...
    }
}


// Thread 2 executes this function
void thread2_func() {

    ...

    cancel_work.store(1, <some memory order>);

    ...

}

如果线程 1 和线程 2 不共享除 cancel_work 之外的任何其他数据，那么在我看来，不需要任何排序保证，并且 std::memory_order_relax 对于存储和加载都足够了。但这是否保证线程 1 将永远看到 cancel_work 的更新，而不是重复读取其本地缓存行而不从主内存刷新它？如果没有，做出该保证的最低要求是多少？

【问题讨论】：

@UmNyobe 在问我之前我没有找到这个问题的原因是它似乎与挥发物有关。答案是重复的，但问题是 imo 不是因为寻找与您提到的“原子和易失性”问题不同的东西的人会发现这个问题。

标签： c++ multithreading concurrency c++11 atomic

【解决方案1】：

看来this answer 也回答了我的问题。好吧，希望我的问题能帮助谷歌人更好地找到它。

线程 1“应该”在“合理的时间内”看到更新的 cancel_work，但是（显然）没有指定确切的合理性。

【讨论】：

【解决方案2】：

没有什么可以保证：一切都与订购有关。即使memory_order_seq_cst 也只是保证事情以单一的总顺序发生。理论上，编译器/库/cpu 可以在程序结束时从cancel_store 安排每次加载。

29.3p13 中有一个一般性声明

实现应该使原子存储在合理的时间内对原子负载可见。

但是没有关于什么是“合理的时间”的规定。

所以：memory_order_relaxed 应该没问题，但 memory_order_seq_cst 在某些平台上可能会更好，因为缓存行可能会更快地重新加载。

【讨论】：

在真正的 CPU 上，存储缓冲区已经尽可能快地将自身刷新到相干缓存。除了有时可能会停止编译时重新排序，直到出现缓慢的情况，seq_cst 不会让您的商店更快地可见。它只是使当前线程停止直到它可见。但是，是的，在一个假设的 CPU 与 C++ 设计用于高效的通常模型完全不同，这是可能的。

【解决方案3】：

调用一个函数 [未被编译器内联的] 将自动重新加载任何保存非立即本地变量的寄存器。因此，只要运行 thread1_func() 的处理器根据store 刷新或更新了缓存内容，它就可以工作。

memory_order_relax 应该确保数据（在未来的某个时间点）从任何其他处理器缓存中刷新[这在 x86 中是自动的，但不是所有类型的处理器，例如某些 ARM 处理器需要“代码驱动” flushing']，但不能保证在任何其他写入[常规或原子变量]之前发生。

请注意，内存顺序仅影响当前线程/处理器。另一个线程或处理器在存储或加载期间做什么完全取决于该线程/处理器。我的意思是，在您的情况下，thread1_func() 可能能够在其他处理器/线程写入值1 后的一小段时间内读取值0。所有的原子操作保证是它要么得到旧值，要么得到新值，永远不会介于两者之间[除非你使用memory_order_relax，它不会强制线程内操作之间的加载/存储的任何顺序。但是，无论您使用什么内存顺序，atomic 都应该保证[假设正确实现]该值最终会更新。只是在轻松的情况下更难判断。

【讨论】：