Question

我有一个浮动包，可以通过各种线程进行更新。数组的大小远大于线程数。因此，对特定浮标的同时访问是相当罕见的。我需要一个C ++ 03的解决方案。

以下代码以原子方式向其中一个浮点数（live demo）添加值。假设它有效，它可能是最好的解决方案。我能想到的唯一选择是将数组分成多个串并用互斥锁保护每个串。但我不希望后者更有效率。

我的问题如下。是否存在原子添加浮子的替代解决方案？任何人都可以预见哪种效率最高？是的，我愿意做一些基准测试。也许下面的解决方案可以通过放松memorder约束来改进，即通过其他东西交换__ATOMIC_SEQ_CST。我对此没有经验。

void atomic_add_float( float *x, float add )
{
  int *ip_x= reinterpret_cast<int*>( x ); //1
  int expected= __atomic_load_n( ip_x, __ATOMIC_SEQ_CST ); //2
  int desired;
  do  {
    float sum= *reinterpret_cast<float*>( &expected ) + add; //3
    desired=   *reinterpret_cast<int*>( &sum );
  } while( ! __atomic_compare_exchange_n( ip_x, &expected, desired, //4
                                          /* weak = */ true, 
                                          __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST ) );
}

其工作原理如下。在//1，x的位模式被解释为int，即我假设float和int具有相同的大小（32位）。在//2处，要增加的值以原子方式加载。在//3，int的位模式被解释为float并且添加了加数。（请注意，expected包含ip_x == x处的值。）这不会更改ip_x == x下的值。在//4，如果没有其他线程更改了值，即ip_x == x（docu），则总和的结果仅存储在expected == *ip_x。如果不是这种情况，则执行循环继续，expected包含找到的广告ip_x == x的更新值。

GCC的原子访问函数（__atomic_load_n和__atomic_compare_exchange_n）可以很容易地被其他编译器的实现交换。

Answer 1

为了提高此功能的效率，您可以使用__ATOMIC_ACQUIRE __atomic_load_n __ATOMIC_RELEASE和__ATOMIC_RELAXED __atomic_compare_exchange_n success_memorder和{分别为{1}}。

在x86-64上虽然不会改变生成的程序集，因为它的内存模型相对较强。与内存较弱的ARM模式不同。

Answer 2

是否存在原子添加浮子的替代解决方案？谁能预测哪种效率最高？

当然，至少有几个想到的东西：

使用同步原语，即自旋锁。会比比较交换慢一点。
交易扩展（see Wikipedia）。会更快，但这个解决方案可能会限制可移植性。

总的来说，您的解决方案非常合理：它很快，但可以在任何平台上运行。

在我看来，所需的记忆顺序是：

__ATOMIC_ACQUIRE - 当我们阅读__atomic_load_n()
__ATOMIC_RELEASE - __atomic_compare_exchange_n()成功时
__ATOMIC_ACQUIRE - __atomic_compare_exchange_n()失败时

是否有更有效的方法可以原子地添加两个浮点数？

2 个答案: