Comment le modèle de mémoire C 11 garantit-il un comportement multithread prévisible ?

Modèle de mémoire standardisé de C 11 : dévoilement des détails de bas niveau

Introduction

C 11 a révolutionné la programmation C en introduisant un modèle de mémoire standardisé. Ce modèle fournit une base solide pour développer des applications multithread avec un comportement prévisible quelle que soit la plateforme ou le compilateur utilisé.

Objectif et avantages

Le modèle de mémoire C 11 permet aux programmeurs de raisonner sur l'exécution de code sur une machine abstraite théorique, garantissant ainsi la portabilité entre différents systèmes. Il définit également les règles d'accès à la mémoire partagée, donnant aux programmeurs le contrôle sur la façon dont les threads interagissent avec la mémoire du processeur.

Interaction avec le multi-threading

Le modèle de mémoire C 11 est étroitement lié au support multithread. En définissant explicitement le comportement de la mémoire dans un environnement multithread, les programmeurs peuvent écrire du code dont le comportement est garanti comme prévu, même lorsque plusieurs threads accèdent simultanément aux données partagées.

Détails de bas niveau

Le modèle de mémoire C 11 introduit les concepts de bas niveau suivants :

• Séquentiel Cohérence : Les chargements et les magasins semblent se produire dans l'ordre spécifié dans le code de chaque thread. Les opérations entre les threads peuvent être entrelacées.
• Atomicité : Les charges et les magasins sont indivisibles ; ils réussissent ou échouent de manière atomique.
• Ordre de la mémoire : Les programmeurs peuvent spécifier explicitement l'ordre des opérations de mémoire à l'aide des types memory_order_relaxed, memory_order_release et memory_order_acquire.

Cas d'usage

La mémoire C11 Le modèle propose plusieurs cas d'utilisation :

• Assurer l'atomicité et l'ordre : les types std::atomic peuvent appliquer l'atomicité et la cohérence séquentielle si vous le souhaitez.
• Détendement Ordre pour les performances : l'ordre de la mémoire peut être assoupli en utilisant memory_order_relaxed pour améliorer les performances lorsque l'atomicité est suffisante mais la commande n'est pas critique.
• Commande de charges et de magasins spécifiques : memory_order_release et memory_order_acquire peuvent être utilisés pour appliquer un ordre spécifique entre les charges et les magasins.

Considérations pratiques

Bien que le modèle de mémoire C 11 fournisse outils puissants, il est important de les utiliser judicieusement. Pour la plupart des scénarios, les mutex et les variables de condition intégrés sont plus pratiques et offrent des performances suffisantes. Cependant, pour l'optimisation du code de bas niveau, la compréhension du modèle de mémoire est cruciale.

Conclusion

Le modèle de mémoire standardisé C 11 a révolutionné la programmation multithread en C . Il fournit une compréhension approfondie de l'accès à la mémoire dans un environnement multithread, permettant aux programmeurs d'écrire du code portable, efficace et prévisible. En tirant parti de l'atomicité, de l'ordre de la mémoire et de la cohérence séquentielle, les programmeurs peuvent exploiter toute la puissance du multithreading sans compromettre l'exactitude.

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