컴파일러가 동일한 값의 중복된 원자 쓰기를 병합하지 않는 이유는 무엇입니까?

컴파일러가 중복된 원자 쓰기 병합을 피하는 이유

소개

컴파일러는 종종 " as-if" 규칙을 사용하면 관찰 가능한 동작이 있는 한 작업 순서를 변경할 수 있습니다. 일관성을 유지합니다. 그러나

std::atomic<int> y(0);
void f() {
  auto order = std::memory_order_relaxed;
  y.store(1, order);
  y.store(1, order);
  y.store(1, order);
}</int>

과 같이 동일한 값을 가진 원자 변수에 연속적으로 저장하는 경우 컴파일러는 쓰기를 별도로 실행하는 경향이 있습니다.

C의 제한 사항 표준

C 11 및 C 14 표준은 기술적으로 세 매장의 병합을 허용하지만 관찰자가 중간 값 2를 볼 것이라고 보장하지 않습니다. 따라서 상점을 단일 작업으로 접어서 최적화하는 것은 유효한 주문을 허용하려는 표준의 의도를 위반하는 것입니다.

컴파일러 고려 사항

컴파일러는 예측 가능성보다 성능 최적화를 우선시하므로 보수적인 접근 방식으로 이어집니다. 표준의 허용에도 불구하고 컴파일러는 여러 저장소가 잘못 통합될 때 진행률 표시줄이 멈추는 등의 잠재적인 문제를 피하기 위해 원자 쓰기를 병합하지 않기로 결정했습니다.

최소 놀라움의 원칙

프로그래머는 일반적으로 원자 저장이 순차적으로 발생하고 각 저장이 작성된 대로 실행되기를 기대합니다. 컴파일러가 이러한 작업을 병합하면 예상치 못한 동작이 발생하고 최소 놀라움의 원칙을 위반할 수 있습니다.

향후 API 개선

C 작업 그룹에서 논의가 진행 중입니다. 추가 최적화 제어를 사용하여 std::atomic API를 확장합니다. 이를 통해 컴파일러는 순서 요구 사항을 위반하지 않고 유리한 경우 원자 쓰기를 최적화할 수 있습니다.

대체 솔루션

그동안 프로그래머는 휘발성 원자 변수를 사용할 수 있습니다. 매장 최적화를 방지합니다. 이 방법은 대부분 진행률 표시줄 문제를 해결하지만 이상적인 장기적인 솔루션은 아닙니다.

결론

컴파일러는 일반적으로 연속적인 원자 쓰기를 동일한 내용과 병합하지 않습니다. C 표준과의 일관성을 보장하고, 잠재적인 성능 문제를 피하고, 놀라움을 최소화하는 원칙을 준수하는 것이 중요합니다. 그러나 향후 API 개선을 통해 컴파일러는 향후 이 최적화를 안전하게 구현할 수 있습니다.

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