std::atomic 和多核处理器

Posted 2023-02-22

【中文标题】std::atomic 和多核处理器

【英文标题】：std::atomic and multicore processors [duplicate]

【发布时间】：2016-07-04 19:29:05

【问题描述】：

假设我有一个std::atomic<long> 变量，以及两个都写入该变量的线程。我有一台多核机器，所以这两个线程真正并发运行。

假设写入恰好同时发生（如果可能的话），存在​​什么机制来确保两次写入的结果不会以任何方式交错？

【问题讨论】：

您是否在问std::atomic 是如何在您的架构、操作系统和编译器上实现的？我们宁愿必须知道那些东西是什么......

该机制使用std::atomic<long>，它确保在这种情况下一个线程首先写入，另一个线程在第二个写入。如果你的意思是问如何在汇编器中实现它，答案也很无聊：有指令可以做到这一点。

这些机制取决于你的实现（即你的操作系统和编译器和硬件）

你为什么在乎呢？只需按照标准编写代码，将 C++ 视为黑匣子，就可以了。如果您真的问“std::atomic 保证是原子的吗？”那么答案是，嗯，是的！这就是它的目的。

@Wad 简而言之：它永远不会出现在完全相同的时间，因为这是通过适当的硬件机制来防止的。

【参考方案1】：

在使用 gcc 编译的 64 位 x86 处理器上，此代码：

#include <atomic>

std::atomic<long> x;

void foo()

  x += 1;

这个汇编器的结果：

foo():
        lock addq       $1, x(%rip)
        ret

lock 是一个 x86 指令前缀，它使处理器（和内存缓存）确保指令是原子的，并且相对于其他内核的内存视图而言是有序的。

【讨论】：

谢谢理查德。我并没有完全遵循这一点。如果两个处理器同时执行lock addq 行会发生什么，或者这不可能？

嗯，我找到了here：在多处理器：环境中，LOCK# 信号确保处理器在信号被断言时独占使用任何共享：内存。 - 你听上去对吗？

@wad 处理器之间有信号通路（把它想象成一个硬件互斥体），所以一个会停止，而另一个会更新这个内存区域。所以这两次内存更新将依次发生。它实际上比这更复杂，处理器和缓存电路非常复杂，并且尽可能努力不停止。然而，这是一个比我们有空间（或时间）更长的主题:)

@Wad 是的，作为一个高级解释。