C 11 のアトミック変数はマルチスレッド環境での古い読み取りを防ぐことができますか?

同時実行性: C 11 メモリ モデルのアトミックおよび揮発性

質問:

共有グローバル変数を使用したマルチスレッド環境で、1 つのスレッドが古い値を読み取ることができますか?アトミック変数？データの整合性の確保において、アトミック タイプと揮発性タイプはどのように異なりますか?

答え:

Volatile と Atomic

Volatile の違いは次のとおりです。アトミックアクセスを保証するものではありません。その主な目的は、メモリマップされた I/O および信号処理です。 volatile を std::atomic とともに使用するのは冗長です。

アトミック変数によるメモリ順序付け

アトミック変数の可視性はメモリ順序付けパラメータによって異なります。 used.

• std::memory_order_seq_cst: すべての変数にわたるすべての操作にグローバルな順序を提供し、値が「妥当な期間」内に表示されるようにします。ただし、古い値が返される可能性があります。
• std::memory_order_relaxed: スレッドが操作の順序に同意しない場合があり、一貫性のない結果が生じる可能性がある緩和されたメモリ順序。

データの確保整合性

データの整合性を確保するには、exchange() や fetch_add() などの読み取り-変更-書き込み (RMW) 操作を使用する必要があります。これらの操作は常に「最新」の値に基づいて実行され、古い値のリスクが排除されます。

追加の考慮事項

• RMW 操作では、以前の変更が強制されることはありません。
• パフォーマンスは、CPU ストアのバッファリング、物理的な CPU の距離、キャッシュのコヒーレンシによって異なります。
• アトミック操作の操作は複雑であり、慎重なコード設計と背景資料の理解が必要です。単純なケースでは、ロックの方が実用的なオプションになる可能性があります。

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