c++ - 我需要 std::atomic 还是 POD bool 足够好？

Question

考虑这段代码:

// global
std::atomic<bool> run = true;

// thread 1
while (run) { /* do stuff */ }

// thread 2
/* do stuff until it's time to shut down */
run = false;

我在这里需要与原子变量相关的开销吗？我的直觉是， bool 变量的读/写或多或少是原子的(这是一个常见的 g++/Linux/Intel 设置)，如果有一些写/读时序异常，我在线程 1 上的运行循环会停止一个结果是早晚通过，对于这个应用程序我不是很担心。

还是我在这里遗漏了一些其他考虑因素？查看 perf，我的代码似乎在 std::atomic_bool::operator bool 中花费了相当多的时间，我宁愿将它放在循环中。

Answer 1

您需要使用 std::atomic 来避免不需要的优化(编译器读取一次值并且总是循环或从不循环)并在没有强序内存模型的系统上获得正确的行为( x86 是强序的，所以一旦写入完成，下一次读取就会看到它；在其他系统上，如果线程由于其他原因没有将 CPU 缓存刷新到主 RAM，则写入可能很长时间都看不到，如果曾经)。

不过您可以提高性能。 std::atomic 的默认使用使用 a sequential consistency model这对于单个标志值来说太过分了。您可以通过使用具有显式(且不太严格)内存排序的 load/store 来加快速度，因此不需要每次 load用最偏执的方式保持一致性。

例如，你可以这样做:

// global
std::atomic<bool> run = true;

// thread 1
while (run.load(std::memory_order_acquire)) { /* do stuff */ }

// thread 2
/* do stuff until it's time to shut down */
run.store(false, std::memory_order_release);

在 x86 机器上，任何低于(默认，最严格的)顺序一致性排序的排序通常最终只会确保指令以特定顺序执行；由于强序内存模型，不需要总线锁定等。因此，除了保证值实际上是从内存中读取的，而不是缓存到寄存器中并重复使用之外，在 x86 上以这种方式使用原子是免费的，在非 x86 机器上，它使您的代码正确(否则它不会).