memory_order_relaxed load vs volatile load
В чем разница между чтением значения atomic_uint с memory_order_relaxed и чтением значения volatile unsigned int (предполагая, что летучие операции являются атомарными)?
В частности, давайте определим:
Решение 1
- Поток «писатель» пишет в
atomic_uint(с любым классификатором порядка памяти, от memory_order_relaxed до memory_order_seq_cst) - Поток «читатель» делает атомное расслабленное чтение на том же
atomic_uint
Решение 2
- Поток «писатель» пишет в
volatile unsigned int - Поток «reader» читает это значение
Как есть, я знаю, что оба случая не дают никаких гарантий относительно способности читателя прочитать ценность, написанную автором. Я пытаюсь понять разницу между изменчивым чтением и расслабленным атомарным чтением. Что одно обеспечивает, а другое нет, когда учитывает согласованность чтения после записи?
Единственное отличие, которое я вижу:
- энергозависимые операции не могут быть переупорядочены между ними, в то время как атомная нагрузка может быть переупорядочена с другими атомарными операциями
Есть что-то еще?
Решение
Нестабильное чтение не гарантированно будет атомарным. Это означает, что вы можете прочитать значение, которое никогда не записывалось в переменную (а также никогда не могло быть записано какой-либо частью вашей программы). Например. если ваше приложение только когда-либо пишет 0xAAAAAAAA или же 0xBBBBBBBB переменной, изменчивое чтение может привести к 0xAAAABBBB, Или действительно что-нибудь еще, так как стандарт не определяет поведение, когда изменчивые чтения и записи появляются в разных потоках без других средств синхронизации.
Я не знаю, говорит ли стандарт, что это UB или определенная реализация. Я могу только сказать, что есть реализации (например, MSVC 2005), которые определяют поведение для несинхронизированных энергозависимых операций чтения / записи как расширение.
Другие решения
Использование memory_order_relaxed по сути, дает хорошо управляемую изменчивую переменную для связи между потоками:
- volatile определено в терминах ABI (Application Binary Interface), это внешний интерфейс; летучие вещества — это интерфейсы с внешним миром: доступ к такому объекту является частью наблюдаемого поведения и никогда не может быть оптимизирован;
- атомика хорошо определена чисто в терминах внутренней семантики; представление объектов не является частью спецификации; доступ к такому объекту является частью абстрактной машины и иногда может быть оптимизирован или внутренне обоснован (компилятором в терминах семантики C / C ++).