Question

假设我的代码中包含以下全局变量：

std::atomic<uint32_t> x(...);
std::atomic<uint32_t> y(...);
std::atomic<uint32_t> z(...);

我的任务是将x和y相乘，然后将结果存储在z中：

z = x * y

我知道在每个对象上调用store（）和load（）的幼稚方法是完全错误的：

z.store(x.load() * y.load()); // wrong

这样，我执行了三个单独的原子指令：另一个线程可能会滑过并同时更改其中一个值。

我可以选择比较交换（CAS）循环，但它只能保证将z的旧值与新值（x*y）交换时的原子性：仍然不确定如何在单个原子步骤中执行整个操作。

我还知道将x，y和z包装在一个结构中并使其原子化在这里是不可行的，因为该结构不适合单个64位寄存器。编译器会在后台使用锁（如果我错了，请更正我）。

此问题只能通过互斥体解决吗？

Answer 1

我仍然不确定如何在单个原子步骤中执行整个操作。

仅当您的体系结构支持“ 32位原子乘法”（并且您必须在C ++标准的工具之外进行此操作）或足够宽的原子以执行RMW操作时，才可以这样做在64位上。

我还知道将x，y和z包装在一个结构中并使其原子化在这里是不可行的，因为该结构不适合单个64位寄存器。

即使它们适合，您仍然需要进行RMW运算，因为无论如何您都不太可能进行原子乘法。

这个问题只能用互斥锁解决吗？

如果您的体系结构支持无锁的64位原子（请检查is_always_lock_free），则可以将x和y放在一起，并根据需要对其进行操作。 / p>

如果变量改为uint64_t还是操作像x * y * w * k / j一样复杂呢？

假设您的体系结构没有128位无锁原子，那么您就不能自动加载那么多数据。请设计您的程序，以使程序不需要原子操作就可以完成（完整）操作，使用锁或寻求避免共享状态的方法。

请注意，即使您将某些操作视为原子操作，也必须意识到，在SMP系统中，无论如何您都会对缓存层次结构施加压力。