C 中的 volatile int 是否与 C++0x 的 std::atomic<int> 一样好？答案

【问题标题】：Is volatile int in C as good as std::atomic<int> of C++0x?C 中的 volatile int 是否与 C++0x 的 std::atomic<int> 一样好？
【发布时间】：2011-10-01 10:32:27
【问题描述】：

我的程序中需要有原子变量。以前我用的是std::atomic<int>，但是我现在工作的平台没有支持C++0x的g++编译器。我使用了volatile int，它似乎可以正常工作，因为我在测试它的多核系统中还没有经历过竞争条件。

我的问题是volatile int 是否像std::atomic<int> 一样原子？此外，它是否会创建内存屏障（我也需要）？

【问题讨论】：

如果是，他们为什么要添加atomic<>？ ;) 通常的经验法则适用，语言设计者并非完全疯了，所以他们这样做可能有一些原因:)
那么解决办法是什么？有什么想法吗？
“解决方案”？你问了什么基本上是一个是/否的问题。答案是“不”（原因是，正如我所说，“如果他们确实做了同样的事情，就没有理由添加atomic）。但是没有您的问题中有问题陈述，因此没有“解决方案”的空间。您是否正在寻找类似“不，volatile 不适合这里，所以您需要使用std::atomic，或者使用适当的记忆障碍”？如果是这样，那么这就是你的答案。:)

标签： c c++11 atomic volatile

【解决方案1】：

没有。 volatile 与多线程无关。它不强制执行内存屏障（尽管某些编译器可能会选择添加它无论如何），并且它不保证关于非易失性对象的读/写重新排序。

volatile 被添加以支持写入内存映射的硬件 I/O 寄存器，在这种情况下，重要的是您的写入没有被优化掉，但没有精确的顺序保证 wrt。需要非易失性读/写。

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【讨论】：

std::atomic 是否对非原子访问施加了排序要求？
一个volatile变量的值可以在未经程序同意的情况下改变，所以编译器不应该在优化策略中使用它。
@Ben：是的，据我所知，它本质上是被内存屏障包围的
@jalf：由于写入 volatile 是“可观察的”，它不会给你一些排序保护吗？也就是说，如果我使用可能具有副作用的表达式写信给 volatile1，然后写信给 volatile2，我会认为“可观察”行为保证会授予订单。
请注意，对于 MSVC volatile 确实意味着内存屏障，并且无法选择退出此行为。

【解决方案2】：

易失性变量并不意味着内存屏障，也没有std::atomic 的exchange 或compare_exchange_* 操作。它们确实避免了编译器在机器代码级别将负载提升为多个负载（反之亦然，商店类似），仅此而已。

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如果您没有std::atomic，您可能想要使用boost::atomic，或者使用您正在使用的任何编译器提供的低级屏障和原子操作原语。

【讨论】：

gcc 中任何等效的 std::atomic？
你可以试试这个：gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.1.2/gcc/Atomic-Builtins.html，也可以试试stackoverflow.com/questions/165931/…
@MetallicPriest: GCC 因为 4.4 应该有它。

【解决方案3】：

我看到你在一些 cmets 中询问 GCC，给你。

GCC's Built-in functions for atomic memory access

【讨论】：

【解决方案4】：

在 C++0x 之前，该语言不支持线程感知，因此它不会阻止多重访问。将其声明为 volatile 会有所帮助，但不会阻止比赛。

更多详情请见http://en.wikipedia.org/wiki/Volatile_variable。

要真正实现原子操作，您需要使用线程库（win32 线程、pthread 等）提供的任何锁定机制。

【讨论】：

【解决方案5】：

Herb Sutter 对 here 的差异进行了很好的总结。总结（剪切和粘贴）：

为了安全地编写无锁代码，在没有线程之间进行通信使用锁，更喜欢使用有序原子变量：Java/.NET volatile， C++0x 原子，与 C 兼容原子_T。

为了安全地与特殊人员沟通硬件或其他内存不寻常的语义，使用不可优化变量：ISO C/C++ 易失性。请记住，读取和写入这些变量不一定然而，原子的。

【讨论】：

使用 atomic_t 时要包含哪个头文件？
@MetallicPriest：GCC 中没有 atomic_t。这是一个 VC++ 扩展。
@Steve, @MetallicPriest：对不起，我正在寻找一个实际的 atomic_t 关键字。 GCC 在<stdatomic.h> (C) 或<cstdatomic> (C++) 中有原子类型。
为 C1x 提出了一个 _Atomic 限定符。我认为目前还没有人支持它。 C++0x 和 C1y 确实在原子和线程模型上协同工作，因此它们最大限度地提高了兼容性。
在某些 gcc 版本中 stdatomic.h 不存在。

【解决方案6】：

volatile 基本上告诉编译器它不能对特定内存位置中的内容做出假设。比如

bool test = true;
while(!test)
{
    /* do something (e.g. wait) */
}

编译器可能会优化掉整个while，因为它假定test 始终为真。然而，如果test 将在某个时候从其他地方（例如某些硬件或另一个线程）更新，我们不希望编译器假设它知道test 中的内容。我们可以告诉编译器使用volatile。

正如其他答案所说，它不能保证事物访问内存位置的顺序。

附：我无耻地从某个地方偷了那个例子，但不记得我在哪里看到的。

【讨论】：

我意识到我完全搞砸了那个例子，我希望 volatile 的功能从我所说的仍然有意义。我将尝试寻找示例的原始来源并将其发布在此处。