C++ 原子比较，多处理器，C/C++；（Linux）

我在多处理器系统的共享内存x中有一个变量

其他进程（可能在不同的处理器上）将使用gcc内置的原子操作（如同步、布尔、比较、交换等）写入x

我想我遇到了一些缓存并发性问题，有时需要一些时间才能用新值更新x

我想要的是一种原子比较（没有交换），如果这样的东西存在的话？或者“原子读取”。最快的方法是什么？（避免互斥、锁等）

谢谢

编辑：

我刚刚意识到一个有点粗俗的解决方法是使用uu sync_val_compare_和_swap与一个我知道永远不可能的值。这能解决问题吗？（有没有更干净的方法？）

最快的方法是什么？（避免互斥、锁等）

我很确定你不想避免互斥。linux的futexes允许您利用比较和交换的优点（大多数情况下），同时保持经典的互斥语义（发生的“交换”是互斥的一种，而不是受其保护的代码/数据）。我强烈建议您尝试这些方法并分析解决方案（

perf

、

oprofile

、VTune等），看看您的瓶颈是否真的与锁定机制本身有关，而不是缓存利用率、内存吞吐量、CPU周期、IO访问、远程节点内存访问等

我想我遇到了一些缓存并发性问题，有时需要一些时间才能用新值更新x

好吧，假设您确实需要在处理器之间进行交互，并且您已经测量了futexes对延迟的影响，并且您已经确定它无法满足您的应用程序的需要。因此，如果是这样的话，一个相对合理的处理方法可能是这样的：创建一个32位整数数组，填充的距离大于或等于目标缓存线的大小。使用当前正在执行的CPU和缓存线大小作为此列表中实际值的索引（因此，如果缓存线为64字节，则将CPU扩展16以跳过填充）。您应该只从适当的CPU写入这些值，并且可以从任何其他CPU轮询这些值（可能应该调用繁忙等待正文中CPU的“暂停”指令之一）。这将是检查不同执行线程是否达到/满足给定条件的有效机制

我应该补充一点，这几乎肯定会起作用（有效地用CPU效率换取可能更低的延迟），但对于除非常特殊的一组硬件之外的所有硬件来说，这仍然是一个非常脆弱的解决方案

我想要的是一种原子比较（没有交换），如果是这样的话 有东西存在吗？或者“原子读取”

比较已经是原子的了。这是一个单一的阅读

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如果处理器之间的延迟已经很糟糕，那么代码将从解耦中获益。也就是说，稍微分离出依赖项，这样您就不会在内部循环中依赖这种通信。

新的C标准C11具有处理这种情况的

\u原子数据类型和操作。这个标准还没有实现，但是gcc和clang已经很接近了，他们已经实现了这个功能。事实上，
\uuuuuu sync\ubool\ucompare\u和\uswap
功能就是其中的一部分。我已经将其包装到一个可以让您使用C11接口编程的程序中

C11函数的作用是
原子加载
，或者如果您对一致性
原子加载有特殊要求
。正如您所怀疑的那样，P99映射了
\uuu sync\u val\u compare\u和\u swap（&x，0，0）
。然后，如果您查看在大多数体系结构上生成的汇编程序，在
x
成为
int
的情况下，这将在一个简单的加载操作中转换。但是语言并不能保证这一点，这取决于编译器是否知道这些事情，并合成保证是原子的指令。
仅供参考，volatile实际上不会为多线程程序做任何你希望它做的事情。请参阅：不，不能保证C级别上的一个加载操作只转换为一个低级别读取。在大多数体系结构上，它将用于
int
，但不能保证这一点。即使在linux上，互斥锁也不会过度使用。现代C语言对此有一个答案，它比你们想象的更接近Switch的估计值。
void MyFunction(volatile int* x) {
  if (*x != 0) {
     // do something
  }
}