¿Cómo garantizar que la carga se complete antes de que ocurra el almacenamiento?

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abc 2020-02-27 08:18.

En el siguiente código, ¿cómo se puede asegurar que ptr no se incremente hasta que se haya cargado / asignado / "extraído" * ptr?

extern int arr[some_constexpr]; // assume pre-populated
extern int* ptr; // assume points to non-atomic arr
int a = *ptr;
// want "memory barrier/fence" here
++ptr;

¿Un puntero atómico garantizaría el orden / secuenciación correctos?

#include <atomic>

extern int arr[some_constexpr];
extern std::atomic<int*> ptr;
int a = *(ptr.load());
// implicit "memory barrier" achieved here by use of atomics?
ptr.store(ptr + 1);

Esto se relaciona con una cola sin bloqueos compartida entre dos subprocesos. Quiero asegurarme de que los datos asociados con el puntero no se pierdan / corrompan antes de actualizar el puntero.

2 answers

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Maxim Egorushkin 2020-02-27 13:01.

Cuándo ptres std::atomic<int*>, ++ptro ptr++o ptr.fetch_add(1, std::memory_order_acq_rel)asegúrese de que no se reordenen cargas o tiendas anteriores o posteriores a esta operación.

++ptr, o ptr++son esencialmente ptr.fetch_add(1, std::memory_order_seq_cst)y std::memory_order_seq_cstcasi siempre son excesivos (no puedo dar un ejemplo donde no lo sea).

Un solo lector aún más eficiente es:

int arr[some_constexpr];
std::atomic<int*> ptr;

int* p = ptr.load(std::memory_order_acquire);
int element = *p;
ptr.store(p + 1, memory_order_release);

Lo anterior es básicamente cómo boost::lockfree::spsc_queuese implementa.


Como nota al margen, boost::lockfree::spsc_queuees una verdadera cola sin espera (la mayor garantía de progreso sin bloqueo). Lo que push/ las popoperaciones hacen es 1 relaxedcarga, 1 acquirecarga y 1 releasealmacenamiento y, fundamentalmente, no es posible implementar una cola de un solo productor-solo consumidor más rápido que eso (sin defectos de calidad de implementación) con garantía de pedido FIFO. A menudo se utiliza como punto de referencia para todas las demás colas . Puede que le guste investigarlo.

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abc 2020-02-27 12:37.

Según la charla de Herb Sutter (que recomiendo encarecidamente para tratar de entender estas cosas), por ejemplo, ver en el tiempo 36: 25-45: 25, el ejemplo atómico dado en el OP será suficiente para asegurar que ase asigna antes de que ptrse incremente.

Esto se debe a incrementar ptres una tienda (ya que está siendo escrita), y por lo tanto una "liberación" dado la orden de memoria predeterminada std::memory_order_seq_cst(pero podría también solicitar *_acq_relo *_releasepara la memoria en este caso). Esto significa que nada que ocurra antes del incremento / almacenamiento / liberación de ptrpuede reordenarse para que ocurra después del incremento / almacenamiento / liberación de ptr, ya sea explícita o implícitamente por el compilador, procesador y / o caché.

No se requiere una barrera de memoria explícita más allá de las implícitas en la carga / almacenes atómicos, y en realidad se desalientan en la charla.

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