C++ 并发性：C+中的原子性和易失性+；11存储器模型

全局变量在两个不同内核上的两个并发运行线程之间共享。线程对变量进行写入和读取。对于原子变量，一个线程能否读取过时的值？每个核心的缓存中可能都有一个共享变量的值，当一个线程在缓存中写入其副本时，不同核心上的另一个线程可能会从自己的缓存中读取过时的值。或者编译器执行强内存排序以从另一个缓存读取最新值？c++11标准库具有std:：atomic支持。这与volatile关键字有何不同？在上述场景中，volatile和atomic类型的行为如何不同？

volatile

和atomic操作具有不同的背景，以及 是以不同的目的介绍的

volatile

可追溯到很久以前，主要用于防止 访问内存映射IO时的编译器优化。现代的 编译器只会抑制对

volatile

的优化， 尽管在某些机器上，这对于内存映射来说是不够的 木卫一。除了信号处理程序的特殊情况和

setjmp

，

longjmp

和

getjmp

序列（其中C标准 对于信号，Posix标准提供了额外的保证），必须 在现代机器上被认为是无用的，没有特殊的附加功能 指令（围栏或内存屏障），硬件可以重新排序或 甚至禁止某些访问。因为您不应该使用

setjmp

在C++中，或多或少地留下信号处理程序，并且在一个 多线程环境，至少在Unix下，有更好的 这些问题的解决方案也是如此。可能还有内存映射IO，如果您 处理内核代码，可以确保编译器生成 所讨论的平台需要什么。（根据 标准的，

volatile

访问是可观察的行为，由编译器执行 必须尊重。但是编译器可以定义 “访问”，大多数人似乎将其定义为“负载或负载” 存储机器指令被执行“，在现代 处理器，甚至不意味着一定要读或写 在公共汽车上骑车，更不用说按你期望的顺序了。）

给出这种情况，C++标准增加了原子访问，这是 跨线程提供一定数量的保证；特别地， 围绕原子访问生成的代码将包含必要的 防止硬件重新排序的附加说明 访问，并确保访问向下传播到全局 多核机器上的核之间共享的内存。（在 在标准化工作中，微软提议将这些语义添加到 <代码> Value，我想他们的C++编译器有一些。 然而，在委员会讨论这些问题时，秘书长 包括微软代表在内的共识是 最好将

volatile

保留其原始含义，并定义 原子类型）或只使用系统级原语，如 互斥体，它执行代码中所需的任何指令。 （他们必须这样做。如果没有一些保证，就无法实现互斥

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关于内存访问的顺序。）

首先，

volatile

并不意味着原子访问。它设计用于内存映射I/O和信号处理等方面<当与

std:：atomic

一起使用时，

volatile

是完全不必要的，除非您的平台另有说明，

volatile

与线程之间的原子访问或内存顺序无关

如果您有一个在线程之间共享的全局变量，例如：

std::atomic<int> ai;

std:：原子人工智能；

然后可见性和顺序约束取决于用于操作的内存顺序参数，以及锁、线程和对其他原子变量的访问的同步效果

在没有任何额外同步的情况下，如果一个线程将一个值写入

ai

，则无法保证另一个线程在任何给定的时间段内都能看到该值。该标准规定，它应该在“一段合理的时间内”可见，但任何给定的访问都可能返回一个过时的值

std:：memory_-order_-seq_-cst

的默认内存顺序为所有变量的所有

std:：memory_-order_-seq_-cst

操作提供一个全局总顺序。这并不意味着您不能获得过时的值，但它确实意味着您确实获得的值决定并取决于您操作的总顺序

如果您有两个共享变量

x

和

y

，初始值为零，并且一个线程将1写入

x

，另一个线程将2写入

y

，那么读取这两个变量的第三个线程可能会看到（0,0）、（1,0）、（0,2）或（1,2），因为操作之间没有顺序约束，因此，操作可能以全局顺序中的任何顺序出现

如果两次写入都来自同一个线程，该线程在

y=2

之前执行

x=1

，并且读取线程在

x

之前读取

y

，则（0,2）不再是有效选项，因为读取

y==2

意味着可以看到之前对

x

的写入。其他3对（0,0）、（1,0）和（1,2）仍然是可能的，这取决于2个读操作与2个写操作的交织方式

如果使用其他内存顺序，例如

std:：memory\u order\u released

或

std:：memory\u order\u acquire

，则约束会进一步放宽，单个全局顺序不再适用。如果没有额外的同步，线程甚至不必就两个存储区的顺序达成一致，以分离变量

唯一能保证你