Adakah Atom Baca-Ubahsuai-Tulis Operasi Atom Tunggal atau Boleh Dipisahkan?

Adakah Atom Read-Modify-Write merupakan Operasi Atom atau Boleh Dipisahkan?

operasi baca-ubah-tulis (RMW) atom, seperti x.exchange(), ialah operasi atom yang membaca dan menulis lokasi memori dan memastikan bahawa operasi baca dan tulis dilaksanakan dalam pesanan. Walau bagaimanapun, ia tidak ditakrifkan secara eksplisit sama ada operasi ini dianggap sebagai operasi atom tunggal atau gabungan beban perolehan dan stor pelepas.

Perspektif Standard

Daripada Perspektif standard C, operasi RMW dianggap sebagai operasi tunggal. Ini terbukti daripada fakta bahawa ia mempunyai satu nama (RMW) dan dirujuk sebagai satu operasi oleh standard. Contohnya, [N4860](https://isocpp.org/files/papers/n4860.pdf) (Draf Kertas Kerja std::memory_order) menyatakan:

"Operasi baca-ubah-tulis dengan ini perintah memori ialah operasi perolehan dan operasi pelepasan Tiada memori membaca atau menulis dalam utas semasa boleh disusun semula sebelum atau selepas ini kedai."

Kendalian Atom lwn. Boleh Dipisahkan

Perbezaan antara operasi atom dan boleh diasingkan adalah penting kerana ia menentukan cara operasi lain berinteraksi dengannya. Jika operasi RMW dianggap sebagai atom, ini bermakna ia tidak boleh disusun semula berkenaan dengan akses memori lain. Walau bagaimanapun, jika ia dianggap boleh dipisahkan, ia membuka kemungkinan menyusun semula antara beban dan komponen stor bagi operasi.

Contoh Kod

Pertimbangkan contoh kod berikut , yang menggunakan x.exchange() dan y.store() untuk menetapkan nilai dua pembolehubah atom, x dan y.

std::atomic<int> x, y;

void thread_A() {
    x.exchange(1, std::memory_order_acq_rel);
    y.store(1, std::memory_order_relaxed);
}

void thread_B() {
    int yy = y.load(std::memory_order_acquire);
    int xx = x.load(std::memory_order_acquire);
    std::cout << xx << ", " << yy << std::endl;
}

Jika x.exchange() dianggap sebagai operasi atom tunggal, ini bermakna komponen beban dan stor operasi tidak boleh disusun semula. Oleh itu, Thread B akan sentiasa memerhatikan nilai x dan y menjadi kedua-duanya 1 atau kedua-duanya 0.

Walau bagaimanapun, jika x.exchange() dianggap sebagai boleh dipisahkan, ia membuka kemungkinan bahawa beban dan simpanan komponen operasi boleh disusun semula. Dalam kes ini, Benang B berpotensi memerhatikan nilai x dan y menjadi 0, 1, kerana beban daripada x boleh disusun semula sebelum stor kepada y.

Pelaksanaan Pengkompil dan Tafsiran Standard

Berdasarkan perspektif standard, nampaknya Thread B tidak sepatutnya mematuhi 0, 1. Walau bagaimanapun, pelaksanaan kod ARM64 mencadangkan bahawa operasi RMW dianggap sebagai boleh dipisahkan, membenarkan kemungkinan menyusun semula antara beban dan komponen stor.

Percanggahan yang jelas ini menimbulkan persoalan sama ada petikan cppreference adalah salah atau jika ia hanyalah salah faham standard. Walaupun mungkin petikan cppreference tidak tepat dengan sempurna, ia sejajar dengan perlakuan am standard bagi operasi RMW sebagai operasi atom tunggal.

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa piawaian tidak mentakrifkan secara eksplisit kelakuan operasi RMW di bawah semua keadaan. Khususnya, ia tidak memberikan panduan yang jelas tentang cara perhubungan menyegerak-dengan digunakan pada operasi RMW. Oleh itu, mungkin terdapat ruang untuk tafsiran dan pelaksanaan yang berbeza bagi operasi RMW.

Atas ialah kandungan terperinci Adakah Atom Baca-Ubahsuai-Tulis Operasi Atom Tunggal atau Boleh Dipisahkan?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!