C 11 同時実行性: 「volatile」の代わりに「atomic」を使用する必要があるのはどのような場合ですか?

同時実行性: C 11 メモリ モデルのアトミック性と揮発性

複数のスレッドが共有リソースに同時にアクセスするシナリオでは、データの整合性を確保することが重要です。 C 11 では、このようなシナリオを別の方法で処理するために atomic キーワードと volatile キーワードが導入されました。

Volatile: 保証ではなくヒント

Volatile は、変数が非同期に変更できることをコンパイラーに示します。これにより、常にメモリの読み取りとメモリへの書き込みが行われ、値が古くなる可能性のある最適化が回避されます。ただし、volatile はアトミック アクセスを保証するものではありません。つまり、複数のスレッドが同時にアクセスできるため、不一致が発生する可能性があります。

アトミック: アトミック性の強制

対照的に、アトミック タイプは次のことを提供します。アトミック性の強力な保証。アトミック変数の操作はアトミックに実行され、常に 1 つのスレッドだけが変数を変更できるようにします。これにより、古い値が読み取られる可能性が回避されます。

マルチスレッド シナリオでの動作

複数のスレッドによってアクセスされる共有グローバル変数を使用した例では、volatile により各スレッドが許可されます。独自のキャッシュから古い値を読み取る可能性があります。一方、アトミックスはアトミック性を強制し、すべてのスレッドが最新の値を確実に読み取るようにします。

Volatile に対するアトミックスの利点

• より強力な保証: アトミックは絶対的なアトミック性を提供し、データのリスクを排除します
• メモリの順序付けの簡素化: アトミック操作によりメモリの順序付けが自動的に処理され、コードが簡素化され、エラーの可能性が減ります。
• 効率の向上: アトミックにはパフォーマンスのオーバーヘッドがある程度ありますが、次のようなシナリオでは不安定であるよりも効率的になる可能性があります。データの一貫性は重要です。

結論

共有変数に同時にアクセスする必要があるマルチスレッド環境では、アトミック タイプが volatile よりも優れた選択肢となります。アトミック性の強力な保証により、データの整合性が保証され、メモリの順序付けが簡素化され、パフォーマンスが重要なシナリオで効率が向上する可能性があります。

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