Kann ein Thread veraltete Daten aus einer C11-Atomvariablen lesen?

Parallelität: Atomar und flüchtig im C 11-Speichermodell verstehen

Stellen Sie sich eine globale Variable vor, auf die mehrere Threads zugreifen, die gleichzeitig auf verschiedenen Kernen ausgeführt werden. Jeder Thread kann sowohl in die Variable schreiben als auch daraus lesen. Kann ein Thread veraltete Informationen aus einer atomaren Variablen lesen?

Volatil und atomar: ein Unterschied

Während atomar atomaren Zugriff impliziert, ist dies bei flüchtig allein nicht der Fall. Volatile findet Verwendung in Situationen wie speicherzugeordneten E/A und Signalverarbeitung. In Kombination mit std::atomic wird es überflüssig. Darüber hinaus hat es keine Bedeutung für den atomaren Zugriff oder die Speicherreihenfolge zwischen Threads.

Speicherordnung mit atomaren Variablen

Die std::atomic-Bibliothek in C 11 bietet eine atomarer Ganzzahltyp,

 std::atomic<int> ai; 

• Sequenzkonsistente Reihenfolge (std::memory_order_seq_cst): Behält eine einzige Gesamtreihenfolge für alle Vorgänge bei alle Variablen. Es garantiert nicht, dass veraltete Werte fehlen, aber es stellt sicher, dass der erhaltene Wert die Position der Operation in der Reihenfolge bestimmt und durch diese bestimmt wird.
• Relaxed Ordering (std::memory_order_relaxed): Entfernt jegliche Reihenfolge Einschränkungen, die eine optimale Geschwindigkeit ermöglichen, aber das Risiko einer unvorhersehbaren Ausführung bergen order.

Read-Modify-Write (RMW)-Operationen: Aktualität garantieren

RMW-Operationen, wie „exchange()“, „compare_exchange_strong()“ und „fetch_add(“ ), bieten eine Garantie: Sie handeln immer auf dem aktuellsten Wert. Bei einer Reihe von Aufrufen von ai.fetch_add(1) aus mehreren Threads werden keine doppelten oder fehlenden Zahlen zurückgegeben. Allerdings können die Threads die Werte zu unterschiedlichen Zeitpunkten sehen.

Vorsicht und Schlussfolgerung

Das Verständnis atomarer Operationen ist von entscheidender Bedeutung. Vor der Verwendung im Produktionscode werden gründliche Recherchen und Codeüberprüfungen empfohlen. Sperren bieten oft einen zugänglicheren und fast genauso effizienten Ansatz für Parallelität.

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