在实践中，C++11 中 std::atomic 的内存占用是多少？

Posted 2023-02-22

【中文标题】在实践中，C++11 中 std::atomic 的内存占用是多少？

【英文标题】：What is the memory footprint of std::atomic in C++11, in practice?

【发布时间】：2018-05-28 05:14:35

【问题描述】：

我正在编写的程序需要在 RAM 中存储大量数据（数 GB），以供许多线程以原子方式访问。 std::atomic 似乎是一种合理的方法，因为它的访问可能比将所有访问包装在一个或多个 std::mutexs 中更有效，因为在最坏的情况下，它将在内部使用互斥体并且是等效的。

我的数据被组织成一组Chunk 对象，其中包括一个包含大部分数据的数组成员。现在，我正在考虑将其定义为std::array<std::atomic<unsigned int>, SOME_CONSTANT_HERE>，但这只有在std::atomic 在诸如unsigned int 等内置类型上的内存占用不比unsigned int 本身差的情况下才会有效，因为，根据我的计算，以我需要存储的数据量，目前普通的内存容量勉强够用。

我看到的唯一替代方案（欢迎其他替代方案）是让每个块都有自己的 std::mutex 实例，但这是有问题的，因为通常线程需要同时处理多个块（并非几乎所有, 然而），并且持有多个锁对于死锁都是有问题的，并且会由于各种线程访问哪些块的模式而导致严重的争用。

那么，对于整数类型，std::atomic 的 x86_64 上的实际内存占用是多少？

编辑：我尝试在 Google 上四处搜索，甚至在 GNU 标准库源代码中进行了一些挖掘，但无济于事。

【参考方案1】：

您可以在此处自行检查：https://godbolt.org/g/6zjJCU - 在未启用优化的情况下，std::atomic 和常规变量占用相同的内存量。

然而，区别在于对变量的访问。尝试取消注释该块...您将获得所有静态调用和数据保护。

如果您进行大量读/写操作，互斥锁可能更有效 - 也许您可以锁定互斥锁，然后读取 100 字节的数据？另外，要小心脏读/写：如果你读取一个原子，对值做一些事情，然后尝试更新原子，交错线程可能已经改变了原子的值。使用成本稍高的互斥体可以轻松避免这种情况。

【参考方案2】：

根据this 参考atomic 有一个模板类型的成员。它还专门针对unsigned int，尽管它没有提供比基本类型那么多的功能。记忆方面，你应该没问题。