标准原子同步和非原子变量：不是过时的数据？

Posted 2023-02-22

【中文标题】标准原子同步和非原子变量：不是过时的数据？

【英文标题】：std atomic synchronisation and non atomic variable : not a stale data?

【发布时间】：2019-01-09 12:21:04

【问题描述】：

我知道这段代码是正确的（除了delete 没有完成）：

#include <thread>
#include <atomic>
#include <cassert>
#include <string>

std::atomic<std::string*> ptr;
int data;

void producer()

    std::string* p  = new std::string("Hello");
    data = 42;
    ptr.store(p, std::memory_order_release);


void consumer()

    std::string* p2;
    while (!(p2 = ptr.load(std::memory_order_acquire)))
        ;
    assert(*p2 == "Hello"); // never fires
    assert(data == 42); // never fires


int main()

    std::thread t1(producer);
    std::thread t2(consumer);
    t1.join(); t2.join();

但是，我想知道为什么消费者线程中的数据不能是陈旧的数据。是不是因为acquire操作？

【参考方案1】：

分配给datahappens-beforeptr.store调用。访问data 发生在调用之后（是的，通过与原子对象同步的方式）。因此，保证访问可以看到先前分配的值。

【讨论】：

编译器必须确保对变量的读取遵守由写入分配的最后一个值，该写入在读取之前发生。这是如何实现的，是一个实现细节；通常，它会发出特定于 CPU 的指令。

那么这能走多远呢？ ptr 提供的屏障是否保护了对该函数中所有内容的每个分配？

简单来说：release => 刷新缓存。获取 => 使缓存无效。消费操作要复杂得多^^

@LightnessRacesinOrbit 这样想。 std::string 构造函数对对象的成员进行了一系列赋值。我假设您不会对 consumer 在获得 ptr 指针后看到 *ptr 的完全初始化状态感到惊讶。这与 data 的工作原理相同。

@AntoineMorrier FWIW，将获取-释放语义推理为 刷新缓存 将是有害的。这些原子操作必然具有运行时成本，这可能会导致误解。对于像x86这样具有强内存模型的CPU，大多数存储指令已经具有获取-释放语义，并且std::atomic + memory_order_release只是为了防止编译时重新排序，机器代码没有不同之处。如果您不想使用std::atomic，则使用带有虚拟asm("":::"memory") 的普通变量就足够了。