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目次
std::atomic が順次整合性ストアに XCHG を使用する理由
背景
XCHG の動(dòng)機(jī)
パフォーマンスに関する考慮事項(xiàng)
スレッド フェンスの代替
リリースと取得の區(qū)別
結(jié)論
ホームページ バックエンド開発 C++ `std::atomic` が逐次一貫性のあるストアに `XCHG` を使用するのはなぜですか?

`std::atomic` が逐次一貫性のあるストアに `XCHG` を使用するのはなぜですか?

Nov 24, 2024 am 01:37 AM

Why Does `std::atomic` Use `XCHG` for Sequentially Consistent Stores?

std::atomic が順次整合性ストアに XCHG を使用する理由

背景

マルチスレッドの領(lǐng)域では、std::atomic クラスはデータの整合性を確保しながら、スレッド間で共有データに同時(shí)にアクセスするための手段です。そのストア メンバー関數(shù)を使用すると、指定されたメモリ順序付けセマンティクスを使用してアトミック変數(shù)に値を書き込むことができます。

逐次一貫性 (std::memory_order_seq_cst) の場(chǎng)合、x86 アーキテクチャは xchg 命令を使用してアトミック ストアを?qū)g裝します。この命令は、単純なストア操作ではなく、値の同時(shí)交換を?qū)g行します。

XCHG の動(dòng)機(jī)

単純なストア命令とメモリ バリア (例: _ReadWriteBarrier()) が組み合わされているように見えるかもしれませんが、または asm volatile("" ::: "memory");) は逐次一貫性を保つのに十分であり、xchg を使用するといくつかの利點(diǎn):

1.フル メモリ バリア: xchg は、暗黙的なロック プレフィックスにより、x86 上で完全なメモリ フェンスとして機(jī)能します。これにより、xchg の前後のすべてのメモリ操作が確実に順序付けされ、メモリの再順序付けが効果的に防止されます。

2.リリース セマンティクスが不十分です: x86 での通常のストア操作はリリース セマンティクスを示し、取得ロードを含む後続の操作で並べ替えが可能になります。一方、逐次一貫性では、そのような並べ替えを禁止する必要があります。

パフォーマンスに関する考慮事項(xiàng)

アトミック ストアの xchg と mov mfence のどちらを選択するかは、パフォーマンスに影響します。

  • Skylake: mfence がアウトオブオーダー実行を停止するALU 命令は含まれませんが、xchg は含まれません。ただし、xchg は、以前にロードされた値に対して誤った依存関係を持ちます。
  • AMD: ハードウェア最適化マニュアルでは、順次整合性ストアに xchg を使用することを推奨しています。
  • GCC/ Clang の最適化: 最新のコンパイラーは通常、mov よりも xchg を好みます。 mfence.

スレッド フェンスの代替

アトミック ストアに xchg を使用することとは別に、アトミック スレッド フェンスを?qū)g裝するための他のオプション (seq_cst メモリ順序も使用) には次のものがあります。

  • ロックをスタックに追加
  • ロックまたは dword [rsp], 0

リリースと取得の區(qū)別

次の點(diǎn)に注意することが重要です:

  • 逐次一貫性のあるストアはセマンティクスの取得を意味しません。
  • asm volatile("" ::: "memory");はコンパイラのバリアのみであり、逐次一貫性を強(qiáng)制しません。
  • 弱い順序操作とフェンスを使用して逐次一貫性をエミュレートすると、C 抽象マシン モデルと完全に一致しない可能性があります。

結(jié)論

要約すると、x86 アーキテクチャ上の逐次一貫性を備えた std::atomic ストアは、完全なメモリ バリア効果と xchg との互換性により xchg を利用します。逐次一貫性の要件。代替実裝は存在しますが、xchg はその効率性と業(yè)界の推奨事項(xiàng)への準(zhǔn)拠により、依然として広く採(cǎi)用されているソリューションです。

以上が`std::atomic` が逐次一貫性のあるストアに `XCHG` を使用するのはなぜですか?の詳細(xì)內(nèi)容です。詳細(xì)については、PHP 中國(guó)語(yǔ) Web サイトの他の関連記事を參照してください。

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はい、関數(shù)の過(guò)負(fù)荷はCの多型形態(tài)であり、特に時(shí)間の多型をコンパイルします。 1。関數(shù)の過(guò)負(fù)荷により、同じ名前が異なるパラメーターリストを持つ複數(shù)の関數(shù)が許可されます。 2。コンパイラは、提供されたパラメーターに基づいてコンパイル時(shí)間に呼び出す関數(shù)を決定します。 3.ランタイムの多型とは異なり、機(jī)能過(guò)負(fù)荷は実行時(shí)に余分なオーバーヘッドがなく、実裝が簡(jiǎn)単ですが、柔軟性が低くなります。

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はい、Cの多型は非常に便利です。 1)新しいタイプを簡(jiǎn)単に追加できる柔軟性を提供します。 2)コードの再利用を促進(jìn)し、重複を減らします。 3)メンテナンスを簡(jiǎn)素化し、コードの拡張と適応が容易になります。パフォーマンスとメモリ管理の課題にもかかわらず、その利點(diǎn)は複雑なシステムで特に重要です。

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Cの多型は、ランタイム多型とコンパイル時(shí)間の多型に分けられます。 1.ランタイムの多型は仮想関數(shù)を通じて実裝され、正しい方法を?qū)g行時(shí)に動(dòng)的に呼び出すことができます。 2。コンパイル時(shí)間の多型は、関數(shù)の過(guò)負(fù)荷とテンプレートを通じて実裝され、より高いパフォーマンスと柔軟性を提供します。

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