c++ - .load(std::memory_order_relaxed) 的成本是否与读取非原子变量相同？

Question

我有 64 位，我需要在事件发生前非常快速地读取它，然后在事件发生后执行比较和交换。

我想我可以在事件发生前加载(std::memory_order_relaxed)以快速阅读，然后在事件发生后使用常规比较和交换。

当我比较非原子 64 位读取、原子(松弛)和原子(获取)之间的程序集时，我看不出程序集中有任何差异。这是 C++ 测试:

int main(){
    volatile uint64_t var2;
    std::atomic<uint64_t> var;  // The variable I wish to read quickly
    var = 10;

    var2 = var.load(std::memory_order_relaxed);
    //var2 = var; // when var is not atomic
    //var2 = var.load(std::memory_order_acquire);  To see if the x86 changed 
}

给出这个程序集:

!int main(){
main()+0: sub    $0x48,%rsp
main()+4: callq  0x100401180 <__main>
!    volatile uint64_t var2;
!    volatile std::atomic<uint64_t> var;
!    var = 10;
!    
!    
!    var2 = var.load(std::memory_order_acquire);
main()()
main()+26: mov    %rax,0x38(%rsp)
!    
!    int x;
!    std::cin >> x;
main()+31: lea    0x2c(%rsp),%rdx
main()+36: mov    0x1f45(%rip),%rcx        # 0x100403050 <__fu0__ZSt3cin>
main()+43: callq  0x100401160 <_ZNSirsERi>
!}main()+48: mov    $0x0,%eax
main()+53: add    $0x48,%rsp
main()+57: retq  

显然是使用 std::memory_order_acquire 的程序集应该不同于非原子变量读取？

这是因为无论如何读取 64 位都是原子的，只要数据对齐，因此程序集没有区别吗？我本以为使用更强的内存屏障会插入栅栏指令或其他东西？

我想知道的真正问题是，如果我将 64 位声明为原子变量并使用宽松的内存屏障读取，它的性能成本是否与读取非原子 64 位变量相同？

Answer 1

if I declare the 64 bits as atomic and I read using a relaxed memory barrier, will it have the same performance cost as reading an unatomic 64-bit variable?

是的，它们在内存屏障/栅栏方面具有相同的成本。

在 x86_64 上，每个负载都有 aqcuire 语义，因此从处理器的角度来看，具有获取语义的负载与具有宽松语义的负载相同。但它们从编译器的角度来看是不同的(宽松的操作可以与其他操作重新排序)。