c++ - 在 C11/C++11 中，可以在同一内存上混合原子/非原子操作吗？

Question

是否可以在同一内存位置执行原子操作和非原子操作？

我问并不是因为我真的想这样做，而是因为我想了解 C11/C++11 内存模型。他们这样定义“数据竞赛”:

The execution of a program contains a data race if it contains two conflicting actions in different threads, at least one of which is not atomic, and neither happens before the other. Any such data race results in undefined behavior. -- C11 §5.1.2.4 p25, C++11 § 1.10 p21

让我困扰的是“至少其中一个不是原子的”部分。如果不可能混合原子操作和非原子操作，它只会说“在一个非原子的对象上。”

我看不到任何对原子变量执行非原子操作的直接方法。 std::atomic<T>在 C++ 中没有定义任何具有非原子语义的操作。在 C 中，原子变量的所有直接读/写似乎都被转换为原子操作。

我想 memcpy()和其他直接内存操作可能是对原子变量执行非原子读/写的一种方式？ IE。 memcpy(&atomicvar, othermem, sizeof(atomicvar)) ？但这甚至是定义的行为吗？在 C++ 中，std::atomic不可复制，所以它会被定义为 memcpy() 的行为吗？它是用 C 还是 C++ 编写的？

原子变量的初始化(无论是通过构造函数还是 atomic_init() )被定义为非原子的。但这是一次性操作:不允许您对原子变量进行第二次初始化。放置新的或显式析构函数调用也可能不是原子的。但在所有这些情况下，似乎并发原子操作可能不会对未初始化的值进行操作，这似乎是定义的行为。

对非原子变量执行原子操作似乎完全不可能:C 和 C++ 都没有定义任何可以对非原子变量进行操作的原子函数。

那么这里的故事是什么？真的是关于memcpy()吗？ ，或初始化/销毁，或其他什么？

Answer 1

我认为您忽略了另一种情况，即相反的顺序。考虑一个初始化的 int其存储被重新用于创建 std::atomic_int .所有原子操作都在其构造函数完成后发生，因此发生在初始化的内存上。但是对现在被覆盖的 int 的任何并发的非原子访问也必须被禁止。

(我在这里假设存储生命周期足够并且没有任何作用)

我不完全确定，因为我认为第二次访问 int反正作为访问表达式的类型是无效的 int当时与对象的类型不匹配 ( std::atomic<int> )。然而，“对象的类型当时”假定了一个单一的线性时间进程，这在多线程环境中是不成立的。 C++11 通常通过对“the global state”未定义行为本身做出这样的假设来解决这个问题，并且问题中的规则似乎适合该框架。

所以也许换个说法:如果单个内存位置包含一个原子对象和一个非原子对象，并且如果最早创建的(较旧的)对象的销毁没有按顺序在另一个(较新的)对象的创建之前进行对象，那么对旧对象的访问会与对较新对象的访问发生冲突，除非前者被安排在后者之前。