c ++，c ++ 11，std :: atomic成员函数

Question

我正在尝试使用std :: atomic库。

1. 专业和非专业原子之间的区别是什么 会员职能？
2. 以下功能之间有什么区别（如果有的话）？
3. operator = 将值存储到原子对象（公共成员函数）v.s. 存储（C ++ 11）用非原子参数（公共成员函数）原子地替换原子对象的值
4. 运算符T（）从原子对象（公共成员函数）v.s.加载值。 load （C ++ 11）以原子方式获取原子对象的值（公共成员函数）。
5. 运营商+ = v.s.的 fetch_add
6. 运营商 - = v.s.的 fetch_sub
7. 运营商＆amp; = v.s.的 fetch_and
8. 运营商| = v.s.的 fetch_or
9. 运营商^ = v.s.的 fetch_xor
10. 将变量声明为原子vs的缺点是什么？一个  非原子变量。例如，有什么不利之处  std::atomic<int> x v.s. int x？换句话说，原子变量的开销是多少？
11. 哪一个有更多的开销？原子变量，v。一般  变量受互斥锁保护？

这是我的问题的参考。 http://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/atomic

Answer 1

不是专家，但我会尝试：

1. 专精（适用于内置类型，例如int）包含其他操作，例如fetch_add。非专业表格（用户定义的类型）不包含这些。
2. operator=返回其参数，store没有。此外，非运算符允许您指定内存顺序。标准说operator=是根据store。
定义的
3. 与上述相同，但它返回load。
的值
4. 与上述相同
5. 与上述相同
6. 与上述相同
7. 与上述相同
8. 与上述相同
9. 与上述相同
10. 他们做不同的事情。以int的方式使用std::atomic_int是未定义的行为。
11. 您可以假设开销为int <= std::atomic <= int and std::mutex，其中<=表示“开销较小”。所以它可能比使用互斥锁更好（特别是对于内置类型），但比int更差。

Answer 2

  

专业和非专业原子成员函数之间有什么区别？

从标准（§29.5）中这些类的概要可以看出，有三组不同的成员函数：

• 最通用的只提供存储，加载，交换和比较交换操作;
• 除了通用类型之外，整数类型的特化提供原子算术和按位运算;
• 指针的特化除了通用指针之外还提供指针算术运算。

  

以下功能之间有什么区别（如果有的话）？

     

operator=将值存储到原子对象（公共成员函数）v.s. store（C ++ 11）用非原子参数（公共成员函数）原子地替换原子对象的值

     

（...）

主要功能差异在于非运算符版本（第29.6.5节，第9-17段及更多）具有额外的参数，用于指定所需的内存排序（第29.3 / 1节）。运算符版本使用顺序一致性内存排序：

void A::store(C desired, memory_order order = memory_order_seq_cst) volatile noexcept;
void A::store(C desired, memory_order order = memory_order_seq_cst) noexcept;

     

要求：订单参数不应为memory_order_consume，memory_order_acquire，也不应为memory_order_acq_rel。

     

效果：以原子方式替换object指向的值，或者替换为desired的值。内存受到影响   价值order。

C A::operator=(C desired) volatile noexcept;
C A::operator=(C desired) noexcept;

     

效果： store(desired)

     

返回： desired

非运算符形式是有利的，因为顺序一致性并不总是必需的，并且它可能比其他存储器顺序更昂贵。通过仔细分析，您可以找出正确操作所需的最小保证，并选择一个限制较少的内存排序，为优化器提供更多余地。

  

将变量声明为原子vs的缺点是什么？非原子变量。例如，std::atomic<int> x v。的缺点是什么？ int x？换句话说，原子变量的开销是多少？

当常规变量足以限制可能的优化次数时使用原子变量，因为原子变量强加了不可分割性和（可能）内存排序的附加约束。

当需要原子变量时使用常规变量可能会引入数据竞争，这会导致行为未定义（§1.10/ 21）：

  

程序的执行包含数据竞争，如果它在不同的线程中包含两个冲突的动作，其中至少有一个不是原子的，并且在另一个之前都不会发生。任何此类数据竞争都会导致未定义的行为。

原子变量的开销是实现质量的问题。理想情况下，当您需要原子操作时，原子变量的开销为零。当您不需要原子操作时，它可能具有的任何开销都是无关紧要的：您只需使用常规变量。

  

哪一个有更多的开销？原子变量，v。由互斥锁保护的正常变量？

原子变量没有理由比由互斥体保护的普通变量有更多的开销：最坏的情况，原子变量就是这样实现的。但是原子变量有可能是无锁的，这会减少开销。可以使用§29.6.5/ 7中标准中描述的功能确定此属性：

bool atomic_is_lock_free(const volatile A *object) noexcept;
bool atomic_is_lock_free(const A *object) noexcept;
bool A::is_lock_free() const volatile noexcept;
bool A::is_lock_free() const noexcept;

     

返回：如果对象的操作是无锁的，则返回true，否则返回false。

Answer 3

我不是这方面的专家，但如果我理解正确，您的参考中的非专业操作会以原子方式执行一项操作，加载，存储，替换等。

专门的函数以原子方式执行两项操作，即它们修改然后返回一个原子对象，使得两个操作都发生在任何其他线程可能混乱之前。