Handelt es sich bei C Atomic Read-Modify-Write-Vorgängen um einzelne Vorgänge mit Acquire-Release-Semantik oder um eine Folge von Lade- und Speichervorgängen?

Speicherordnung mit atomaren Lese-, Änderungs- und Schreiboperationen

In C werden atomare Lese-, Änderungs- und Schreiboperationen (RMW) wie x .exchange() erzwingt spezifische Bestellgarantien in Bezug auf andere Ladungen und Geschäfte. Es stellt sich die Frage, ob diese Vorgänge berücksichtigt werden:

1. Ein einzelner Vorgang mit Acquire-Release-Semantik
2. Ein Acquire-Load, gefolgt von einem Release-Store mit zusätzlichen Garantien

Standardperspektive

Gemäß dem C-Standard werden RMW-Operationen als Einzeloperationen behandelt. Dies wird durch ihren singulären Namen und den dazugehörigen Wortlaut impliziert.

ARM64-Implementierung

In ARM64 werden RMW-Operationen als eine Folge von Lade-, Atomaustausch- und Speicheranweisungen implementiert . Während diese Implementierung theoretisch ermöglicht, dass die Speicheranweisung vor dem atomaren Austausch sichtbar wird, hat dies keinen Einfluss auf die Speicherordnungsgarantien des Standards.

Speichersynchronisation

Speichersynchronisation in C basiert hauptsächlich auf der Synchronisierungsbeziehung zwischen Freigabe- und Erfassungsvorgängen. Im bereitgestellten Codebeispiel:

• x.exchange(1, std::memory_order_acq_rel): Der Erwerb der Synchronizes-with-Beziehung spielt keine Rolle, da es keine nachfolgenden Geschäfte zu x gibt.
• x.load(std::memory_order_acquire): Das Laden von x wird mit nichts synchronisiert, was es effektiv macht entspannt.

Synchronisationsanalyse

Da es keine anderen Vorgänge zum Synchronisieren gibt, ergibt sich folgender Ablauf:

1. Speichern nach y
2. Last auf y (entspannt)
3. Last auf x (entspannt)

Mögliche Ausgabe

Daher kann der Code tatsächlich 0, 1 ausgeben. Die Perspektive des Standards impliziert, dass die RMW-Operation eine einzelne Operation mit ist Keine zusätzlichen Garantien, die diese Ausgabe ermöglichen.

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