c++ - 原子商店。结构

Question

我编译并分析了汇编输出:

struct S{
public:
    int a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k;
};

int main() {
    S s;
    std::atomic<S> as;
    as.store(s);
    return 0;
}

我想看看它实际上是如何实现 atomic store 的。当涉及对齐的“小”操作数时，这很容易。但是，现在我们有一个更广泛的操作数，所以情况更复杂了。

在我的另一个问题 ( Atomicity on x86 ) @Peter Cordes 中说:

For wider operands, like atomically writing new data into multiple entries of a struct, you need to protect it with a lock which all accesses to it respect. (You may be able to use x86 lock cmpxchg16b with a retry loop to do an atomic 16b store. Note that there's no way to emulate it without a lock.)

好的，但这到底是什么意思呢？锁定是什么意思？特别是，我知道 lock 是一个前缀，可以确保“前缀”指令的原子性。特别是，@Peter Cordes 说:

You may be able to use x86 lock cmpxchg16b with a retry loop to do an atomic 16b store

我不明白如何让它保持原子性？好的，我可以想象 16B 的内存块可以以原子方式存储吗？但是下一次迭代呢？

我希望我的疑惑是可以理解的，因为我在表达时遇到了问题。

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我正在调试上面的程序，在我看来，魔法就在 atomic_store 背后。我想这个函数执行@Peter Cordes 所说的。如果有人想要，我可以在这里粘贴反汇编的 __atomic_store

Answer 1

You may be able to use x86 lock cmpxchg16b with a retry loop to do an atomic 16B store

我真的说的是 16b 而不是 16B 吗？哎呀。我会在更大规模的修改中解决这个问题。

这让您可以执行一个 16B 原子存储，但将其作为读取-修改-重写来执行，不断重试直到比较部分成功。您不能使用它以原子方式存储超过 16B。

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What does it mean to lock? Especially, I know that lock is a prefix that ensures about atomicity of "prefixed" instruction.

像自旋锁/互斥锁一样锁定，而不是 lock字首。 lock前缀仅适用于读-修改-写指令；没有lock mov [mem], eax做一个原子未对齐的商店或什么的。 lock ed 总线周期总是读取-修改-写入，正如英特尔在 cmpxchg 的文档中所记录的那样.所以一个lock mov store 还会生成一个负载，如果您在内存映射 I/O 上使用它，它具有不同的语义。 (读取可能会引发副作用)。

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I've compiled and analyzed the assembly output for ...

为什么要将代码放在 main() 中？ , 并存储来自 s 的未初始化垃圾进入as ？除此之外，main在某些方面很特别。最好只编写一个带参数的函数(或只影响全局)。和 atomic<s>需要是全局性的，而不是可能被部分优化掉的局部性，如果你想确保你看到 gcc“真正”做了什么。

#include <atomic>
struct S{ int a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k;  };  // or int a[11]
std::atomic<S> as;
void atomic_struct_store_zero() {
    S s = { 0 };     // initializes all members to zero
    as.store(s);
}

这compiles to对 __atomic_store 的函数调用，传递 src 和 dest 指针以及大小。大概它在某处使用了锁，但锁不是 as 的一部分。 . (sizeof(as) == sizeof(S) == 44)。