c++ - 保证内存排序和正确的编程实践

Question

关于我在下面描述的顺序，我有一些相关的问题。

1. 鉴于这些排序保证，我在很多地方都不需要明确的围栏。但是，我如何向编译器，特别是 GCC 表达“围栏”？也就是说，程序顺序的保证只适用于优化器不重新排序我的程序。

2. 是否有通用/流行的新芯片具有不提供此类保证的通用内核？

3. 我对 C++0x 的交错概念有点困惑。我必须使用“原子”类来利用这些保证，还是草案中的其他方面也提供了利用这些保证的方法？

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内存排序

Intel 和 AMD，至少对于 x86_64，都保证内存加载相对于在单个处理器上完成的存储操作是连续的。也就是说，如果某个处理器执行这些存储：

1. 商店 A <- 1
2. 商店 B <- 2
3. 商店 C <- 3

在其他处理器看到 C(3) 的那一刻，它保证也看到以前的存储 A(1) 和 B(2)。现在，处理器之间的可见性可能是交错的，但来自任何给定处理器的存储顺序也将是连续的。

当处理器 0 读取处理器 1 存储的值，然后写入一个值时，它们还具有传递保证，即处理器 2 读取新值也必须从处理器 1 中看到该值。

忽略处理 IO 和特殊设备的特殊情况。我只对一般的内存保证感兴趣：我在这里的排序只是我最感兴趣的一点，因为它对并发算法最重要。

Answer 1

掌握这些类型的操作对于构建 SMP 操作系统和与某些类型的硬件进行通信至关重要。Linux 内核文档提供了对该主题的出色概述以及内核使用的特定解决方案。我强烈建议查看他们的memory-barriers.txt文件。

Answer 2

为了最大程度地保证您的存储和加载将按照所需的顺序执行，您可能需要使用代码中的块并明确asm写出您的mov指令。

Answer 3

即使平台保证了顺序一致性，当多个线程访问同一个内存位置并且至少有一个线程写入其中时，您总是需要某种同步来防止出现竞争情况。C++0x 提供了三种方式来实现这种同步：

1. 互斥 -std::mutex和相关类
2. 原子变量 -std::atomic<T>
3. 显式内存屏障 - std::atomic_thread_fence.

后两者接受一个内存顺序参数，允许在不保证顺序一致性的平台上提供额外的灵活性（仅限专家！），但这与 x86 无关。