C++11 memory order
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在C++11中,为了支持低级并行和并发编程,标准库引入了一个全新的内存模型,其中一部分就是“memory order”。这个内存序关联于原子操作(如std::atomic
和std::atomic_flag
),它定义了这些操作对于其他操作的可见性和顺序。
在多线程编程中,编译器和处理器可能会为了性能优化而重排指令。通常,这是安全的,因为在单线程上下文中,这种重排不会影响程序的语义。但在多线程环境中,如果没有适当的同步,指令重排可能会导致意外的并发问题。
为了处理这些问题,C++11提供了以下几种内存序:
- memory_order_relaxed: 这是最少同步的内存序。它只保证了单个原子操作的原子性,但不保证任何关于操作之间的顺序。也就是说,使用memory_order_relaxed的原子操作可能会被重排。
- memory_order_consume: 数据依赖的保证。这意味着只有当其他操作是基于前一个原子操作的结果时,这些操作才不会被重排。
- memory_order_acquire: 这种内存序不允许在该操作之前的读或写被重排到该操作之后。这经常用于读锁定模式,确保在锁定后不会看到锁定之前的任何“旧”数据。
- memory_order_release: 不允许在该操作之后的读或写被重排到该操作之前。这通常用于写解锁模式,确保所有的写操作都在解锁之前完成。
- memory_order_acq_rel: 是memory_order_acquire和memory_order_release的结合,用于同时需要获取和释放语义的情况。
- memory_order_seq_cst: 这是默认的内存序,也是最严格的内存序。它不仅提供了memory_order_acquire和memory_order_release的所有保证,而且还提供了一个全局的操作序列,所有的线程都必须遵循这个序列。
为了有效地使用内存序,开发者需要对硬件、编译器优化和并发性有深入的了解。不正确地使用它们可能会导致非常难以追踪的问题。如果你不是很确定如何使用它们,通常最好坚持使用默认的memory_order_seq_cst
,因为它提供了最强的顺序保证。