Volatile은 정말로 멀티스레딩 동기화 문제를 해결합니까?

멀티스레드 프로그래밍에서 휘발성의 본질적인 한계

멀티스레드 프로그래밍 영역에서는 공유 데이터에 대한 액세스를 동기화하는 것이 중요합니다. 한 가지 접근 방식은 휘발성 키워드를 활용하여 변수 값의 보존을 보장하는 것입니다. 그러나 최근 논의에서는 이러한 맥락에서 휘발성의 효율성에 대한 우려가 제기되었습니다.

Volatile이란 무엇입니까?

Volatile은 최적화해서는 안 되는 변수를 선언합니다. 프로그램. 이렇게 하면 컴파일러가 레지스터의 값을 캐시하지 않고 액세스할 때마다 메모리에서 값을 가져옵니다. 처음에는 하드웨어 레지스터 또는 I/O 작업에 사용하도록 의도되었지만 멀티스레드 프로그래밍 상황에서 자주 사용되었습니다.

멀티스레딩에서 휘발성의 과제

안타깝게도, 휘발성은 다중 스레드 컨텍스트에서 사용될 때 제한이 있습니다. 휘발성 변수에 대한 읽기 및 쓰기가 즉시 발생하고 다른 휘발성 액세스에 비해 올바른 순서로 발생하도록 보장하지만 휘발성 메모리에 대한 비휘발성 메모리 액세스의 재정렬을 방지하지는 않습니다.

전역 변수 foo를 고려하세요. 휘발성으로 선언되어 여러 스레드에서 공유됩니다. 한 스레드는 foo를 원자적으로 설정하고 다른 스레드는 이를 읽습니다. 휘발성 선언은 쓰기 및 읽기 작업이 최적화되지 않도록 보장합니다. 그러나 컴파일러는 휘발성 작업과 관련하여 비휘발성 변수 로드와 같은 다른 메모리 작업의 순서를 변경할 수 있습니다.

해결책: 메모리 장벽 및 원자 변수

재정렬을 방지하려면 메모리 배리어가 필요합니다. 이는 장벽을 넘어 메모리 액세스가 재정렬되지 않도록 컴파일러와 CPU에 지시합니다. 휘발성 변수에 대한 쓰기 후에 메모리 배리어를 배치하면 휘발성 쓰기와 관련하여 후속 비휘발성 읽기의 순서가 바뀌는 것을 방지할 수 있습니다.

그러나 메모리 배리어는 또한 보류 중인 모든 읽기 및 쓰기가 실행되도록 보장하므로 본질적으로 휘발성과 동일한 기능을 제공합니다. 따라서 메모리 장벽을 사용할 때 휘발성 키워드는 불필요해집니다.

C의 최신 대안: 원자 변수

C 11에서는 원자 변수(std::atomic

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