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我有一些不可变的数据结构，我想使用引用计数来管理它们，在 SMP 系统上的线程之间共享它们。

发布代码如下所示：

void avocado_release(struct avocado *p)
{
    if (atomic_dec(p->refcount) == 0) {
        free(p->pit);
        free(p->juicy_innards);
        free(p);
    }
}

atomic_dec需要内存屏障吗？如果是这样，什么样的内存屏障？

附加说明：该应用程序必须在 PowerPC 和 x86 上运行，因此欢迎提供任何特定于处理器的信息。我已经知道 GCC atomic builtins。至于不变性，引用计数是唯一在对象的持续时间内发生变化的字段。

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在 x86 上，它会变成一个带lock前缀的汇编指令，比如LOCK XADD.
作为一条指令，它是不可中断的。作为一个附加的“功能”，lock前缀会导致完整的内存屏障：

“...锁定操作序列化所有未完成的加载和存储操作（即等待它们完成）。” ...“锁定操作相对于所有其他内存操作和所有外部可见事件是原子的。只有取指和页表访问才能传递锁定指令。锁定指令可用于同步一个处理器写入和另一个处理器读取的数据。” -英特尔® 64 和 IA-32 架构软件开发人员手册，第 8.1.2 章。

内存屏障实际上是​​作为虚拟实现的，LOCK OR或者LOCK AND在x86/x64 上的 .NET和JAVA JITmfence中实现，因为在许多 CPU 上速度较慢，即使它保证可用，例如在 64 位模式下。（lock xchg 是否与 mfence 具有相同的行为？）
因此，无论您喜欢与否，您都可以在 x86 上使用完整的栅栏作为额外的奖励。:-)

在 PPC 上，情况有所不同。带有减法的LL/SC对 - lwarx&stwcx - 可用于将内存操作数加载到寄存器中，减一，然后如果目标位置没有其他存储，则将其写回，如果存在则重试整个循环曾是。LL/SC 可以被中断（意味着它将失败并重试）。
这也不意味着自动全围栏。
然而，这不会以任何方式损害计数器的原子性。
这只是意味着在 x86 的情况下，你碰巧也有一个栅栏，“免费”。
在 PPC 上，可以通过发出指令来插入（部分或）完整围栏。(lw)sync

总而言之，原子计数器正常工作不需要显式内存屏障。

于 2010-04-08T20:55:51.857 回答
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区分原子访问（保证值的读取/修改/写入作为一个原子单元执行）与内存重新排序非常重要。

内存屏障防止读取和写入的重新排序。重新排序与原子性完全正交。例如，在 PowerPC 上，如果您实现最有效的原子增量，那么它不会阻止重新排序。如果要防止重新排序，则需要lwsync或sync指令，或一些等效的高级（C++ 11？）内存屏障。

声称“编译器不可能以有问题的方式重新排序事物”作为一般陈述似乎很幼稚，因为编译器优化可能非常令人惊讶，并且因为 CPU（尤其是 PowerPC/ARM/Alpha/MIPS）积极地重新排序内存操作。

连贯的缓存也不能拯救你。请参阅https://preshing.com/archives/以了解内存重新排序的真正工作原理。

然而，在这种情况下，我相信答案是不需要障碍。这是因为对于这种特定情况（引用计数），不需要在引用计数和对象中的其他值之间建立关系。一个例外是引用计数为零时。此时，重要的是确保来自其他线程的所有更新对当前线程都是可见的，因此可能需要读取获取屏障。

于 2015-02-17T22:13:29.640 回答
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您是打算实现自己的atomic_dec功能，还是只是想知道系统提供的功能是否会按照您的意愿运行？

作为一般规则，系统提供的原子增量/减量工具将应用所需的任何内存屏障来做正确的事情。您通常不必担心内存障碍，除非您正在做一些古怪的事情，例如实现自己的无锁数据结构或 STM 库。

于 2010-04-08T11:02:05.910 回答