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C 原子讀-修改-寫入操作是具有獲取-釋放語意的單一操作,還是載入和儲存的序列?

Barbara Streisand
Barbara Streisand原創
2024-12-07 19:22:13307瀏覽

Are C   Atomic Read-Modify-Write Operations Single Operations with Acquire-Release Semantics, or a Sequence of Loads and Stores?

原子讀-修改-寫入操作的記憶排序

在C 中,原子讀-修改-寫(RMW) 操作,例如x .exchange() 對其他載入和儲存強制執行特定的排序保證。問題是是否考慮這些操作:

  1. 具有獲取-釋放語義的單一操作
  2. 取得載入後接具有附加保證的釋放儲存

標準視角

依照C標準, RMW 操作被視為單一操作。這是由它們的單數名稱和相關措辭暗示的。

ARM64 實作

在 ARM64 中,RMW 操作被實作為一系列載入、原子交換和儲存指令。雖然理論上此實作允許儲存指令在原子交換之前變得可見,但這不會影響標準的記憶體排序保證。

記憶體同步

C 中的記憶體同步主要基於釋放和擷取操作之間的同步關係。在提供的程式碼範例中:

  • x.exchange(1, std::memory_order_acq_rel):同步關係的取得並不重要,因為沒有後續儲存到 x。
  • x.load(std::memory_order_acquire):x上的負載不會與任何東西同步,使其有效放鬆。

同步分析

由於沒有其他操作可以同步,因此會發生以下順序:

  1. 儲存到y
  2. 在y 上加載(放鬆)
  3. 加載在 x上(放鬆)

可能的輸出

因此,程式碼確實可以輸出 0, 1。標準的觀點意味著 RMW 操作是單一操作,沒有額外的保證,允許此輸出。

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