Параллелизм: атомарный и непостоянный в модели памяти C 11

Когда несколько потоков одновременно обращаются к общей глобальной переменной, потоки могут записывать и читать из этой переменной с помощью разные копии кэшируются в разных ядрах процессора. Один поток может прочитать устаревшее значение из своего кеша из-за потенциального несоответствия между значениями, хранящимися в разных кешах.

Однако стандарт C 11 предоставляет библиотеку std::atomic для атомарных операций. , гарантируя, что последнее значение будет прочитано из другого кэша. Это достигается за счет строгого упорядочения памяти, которое гарантирует, что изменения, сделанные одним потоком, будут видны другим потокам в согласованном порядке. компилятор, но он не дает никаких гарантий атомарного доступа. Он предназначен в первую очередь для таких сценариев, как ввод-вывод с отображением в памяти или обработка сигналов.

В контексте общих переменных между потоками, таких как следующий:

std::atomic ai;

std::atomic ai;

С другой стороны, тип std::atomic обеспечивает упорядочивание памяти с помощью различных параметров, таких как std::memory_order_seq_cst , который обеспечивает единый общий порядок для всех атомарных операций со всеми переменными. Это гарантирует сохранение ограничений видимости и порядка, и потоки не будут наблюдать устаревшие значения в строго определенном порядке.

Кроме того, использование операций чтения-изменения-записи, таких как обмен(), сравнение_exchange_strong() и fetch_add () гарантирует доступ к последнему значению. Выполняя эти операции в одном и том же контексте потока, потоки будут отслеживать обновленные значения в правильном порядке, избегая несоответствий.

Работа с атомарными операциями требует тщательного рассмотрения и понимания. Целесообразно тщательно изучить базовый материал и существующий код, чтобы эффективно реализовать атомарные операции в рабочем коде. Во многих случаях блокировки могут стать жизнеспособной альтернативой, когда проблемы атомарных операций не являются необходимыми.