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原子变量有哪些不同的内存顺序,它们如何影响多线程环境中的同步?

Linda Hamilton
Linda Hamilton原创
2024-10-31 10:40:02624浏览

What are the different memory orderings for atomic variables, and how do they impact synchronization in multithreaded environments?

深入研究原子变量的内存排序

了解内存排序的细微差别对于有效管理多线程环境中的共享内存访问至关重要。 C 原子库提供了各种内存排序,每种都有其独特的语义和性能影响。

宽松内存排序:无同步

Memory_order_relaxed 代表最基本的内存级别排序,除了原子操作本身之外不提供额外的同步保证。当原子变量仅用于值存储而没有同步目的时,这是最有效的选项。

获取和释放内存排序:有限同步

Memory_order_acquire 和 memory_order_release 启用同步用于单个原子操作。获取操作确保内存读取发生在任何先前通过释放操作变得可见的原子操作之后。相反,释放操作可防止内存写入在获取操作观察到的先前原子操作之前重新排序。

顺序一致的内存排序:严格执行

Memory_order_seq_cst 强制执行最严格的内存排序形式,确保所有原子操作按照它们在源代码中出现的顺序执行。就性能开销而言,这是最昂贵的选项,但消除了任何潜在的重新排序问题。

获取-释放内存排序:平衡方法

Memory_order_acq_rel 结合了 acquire 的语义和释放排序,但专门用于读取-修改-写入操作。它确保当前操作中对原子变量所做的任何更改对于后续的获取操作都是可见的,同时还防止在操作之前或之后发生的加载和存储的任何重新排序。

关于的重要注意事项Memory_order_consume

虽然在给定的推测中没有提及,但 memory_order_consume 是释放/获取排序的微妙变体。它提供与 memory_order_acquire 相同的保证,但仅将它们应用于相关数据。然而,由于潜在的错误和预期的规范修订,目前不鼓励使用 memory_order_consume。

通过了解每个内存顺序的具体行为,开发人员可以根据内存的同步和性能要求做出明智的决定,决定使用哪种顺序。他们的多线程代码。

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