何时使用 _mm_sfence、_mm_lfence 和 _mm_mfence？

何时使用 _mm_sfence、_mm_lfence 和 _mm_mfence

内存栅栏在多线程编程中起着至关重要的作用，可以强制执行内存排序并防止内存操作不受控制的重新排序。 Intel 提供了三种类型的内存栅栏：_mm_sfence、_mm_lfence 和 _mm_mfence，每种都有特定的用途。

_mm_sfence

_mm_sfence 主要在处理“NT 存储、 “这是弱有序的内存操作。这些存储通常用于通过避免缓存未命中来提高性能，但需要适当的同步以确保内存操作的正确顺序。 _mm_sfence 充当“栅栏”，确保其之前的所有弱有序操作在任何后续操作继续之前完成。

_mm_lfence

_mm_lfence 旨在作为负载栅栏，防止任何后续加载的执行绕过 _mm_lfence 指令。然而，此功能通常并不实用，因为加载只能在特定情况下进行弱排序，例如在访问写组合 (WC) 内存区域时。在大多数情况下，使用 _mm_lfence 来排序加载是不必要的。

_mm_mfence

_mm_mfence 代表最强的内存栅栏并确保顺序一致性，强制先前的写入全局在任何后续操作之前可见。这保证了在所有先前的存储变得全局可见之前，后面的读取不会观察到值。虽然 _mm_mfence 提供最高级别的同步，但它也会带来最高的性能开销。

内存栅栏的替代品

对于大多数情况，使用 C 11 的 std::atomic或者 C11 的 stdatomic 是一种更方便、更有效的控制内存排序的方法。这些提供了一组具有内置同步保证的全面操作，无需手动使用内存栅栏。

结论

了解何时使用 _mm_sfence、_mm_lfence、 _mm_mfence 对于确保多线程代码中的正确行为至关重要。虽然 _mm_sfence 对于同步弱排序存储至关重要，但 _mm_lfence 和 _mm_mfence 的用例更为有限。通过适当地利用这些栅栏或使用 std::atomic，程序员可以有效地管理内存排序并防止数据争用和其他并发问题。

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