アトミック変数のさまざまなメモリ順序は何ですか?また、それらはマルチスレッド環境での同期にどのような影響を与えますか?

アトミック変数のメモリ順序の詳細

マルチスレッド環境で共有メモリ アクセスを効果的に管理するには、メモリ順序の微妙な違いを理解することが重要です。 C アトミック ライブラリは、さまざまなメモリ順序付けを提供しており、それぞれに特有のセマンティクスとパフォーマンスへの影響があります。

緩和されたメモリ順序付け: 同期なし

Memory_order_relaxed は、最も基本的なメモリ レベルを表します。順序付けが行われ、アトミックな操作自体を超える追加の同期保証は提供されません。これは、アトミック変数が同期目的ではなく値の保存のみに使用される場合に最も効率的なオプションです。

メモリの取得と解放の順序付け: 限定的な同期

Memory_order_acquire とmemory_order_release により同期が有効になります。個々のアトミック操作用。取得操作では、解放操作によって可視化された以前のアトミック操作の後にメモリ読み取りが確実に行われます。逆に、解放操作は、取得操作によって観察された以前のアトミック操作の前にメモリ書き込みが再順序付けされるのを防ぎます。

順次一貫したメモリ順序付け: 厳密な強制

Memory_order_seq_cst は、すべてのアトミック操作がソース コードに出現する順序で実行されることを保証する、最も厳密な形式のメモリ順序付け。これは、パフォーマンスのオーバーヘッドの点で最も高価なオプションですが、潜在的な再順序付けの問題を排除します。

メモリの取得と解放の順序付け: バランスの取れたアプローチ

Memory_order_acq_rel は、取得のセマンティクスを組み合わせます。およびリリース順序付けですが、特に読み取り、変更、書き込み操作での使用を目的としています。これにより、現在の操作でアトミック変数に加えられた変更が後続の取得操作に反映されると同時に、操作の前後に発生するロードとストアの順序変更も防止されます。

に関する重要な注意事項Memory_order_consume

上記の推測では言及されていませんが、memory_order_consume は解放/取得順序の微妙な変形です。これは、memory_order_acquire とすべて同じ保証を提供しますが、それらは依存データにのみ適用されます。ただし、潜在的なエラーと仕様の改訂が予想されるため、現在、memory_order_consume の使用は推奨されていません。

各メモリ順序の特定の動作を理解することで、開発者は、メモリの同期とパフォーマンスの要件に基づいて、どの順序を使用するかについて情報に基づいた決定を下すことができます。マルチスレッド コード

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