C ++“内存屏障”示例 [重复]

Question

我正在阅读关于 volatile 关键字的这个问题的答案：

https://stackoverflow.com/a/2485177/997112

这个人说：

防止重新排序的解决方案是使用内存屏障， 这向编译器和 CPU 表明没有内存访问 可以在这一点上重新排序。在我们周围设置这样的障碍 易失性变量访问确保即使是非易失性访问也不会 在 volatile 中重新排序，允许我们编写线程安全的 代码。

但是，内存屏障也确保所有挂起的读/写 当到达障碍时执行，所以它有效地给了我们 我们自己需要的一切，使 volatile 变得不必要。我们只能 完全删除 volatile 限定符。

这个“内存屏障”是如何在 C++ 中实现的？

编辑：

谁能给出一个简单的代码示例？

Answer 1

在 C++11 中使用内存屏障很简单：

std::atomic<int> i;

对i的所有访问都将受到内存屏障的保护。

Answer 2

这非常依赖于硬件。来自Linux内核相当长的documentation of memory barrier：

The Linux kernel has eight basic CPU memory barriers:

TYPE                MANDATORY               SMP CONDITIONAL
===============     ======================= ===========================
GENERAL             mb()                    smp_mb()    
WRITE               wmb()                   smp_wmb()
READ                rmb()                   smp_rmb()   
DATA DEPENDENCY     read_barrier_depends()  smp_read_barrier_depends()

让我们特别选择其中之一：smp_mb()。 如果你打开asm/x86/um/asm/barrier.h，你会发现当CONFIG_SMP被定义时，

#define smp_mb()    mb()

而且如果你向上滚动，你可以看到根据平台的不同，mb 有不同的实现：

// on x86-32
#define mb()        alternative("lock; addl $0,0(%%esp)", "mfence", X86_FEATURE_XMM2)
// on other platforms
#define mb()        asm volatile("mfence" : : : "memory")

this thread 中讨论了有关这两件事之间差异的更多信息。我希望这会有所帮助。

Answer 3

通常，存在“内在函数”——这些是编译器对它们如何操作具有特殊知识的特殊函数（特别是它们是内存屏障）。名称因编译器而异（有时对于同一编译器的不同架构）。

例如，MSVC 使用_ReadBarrier、WriteBarrier 和_ReadWriteBarrier

在 x86 中，它会生成 lfence、sfence 或 mfence 指令——分别执行“加载”、“存储”和“所有内存操作”屏障——换句话说，lfence将成为内存读取操作的屏障，sfence 将成为“内存写入”屏障，mfence 将成为读取和写入操作的屏障。