为什么在我的系统中“ memory_order_relaxed”被视为“ memory_order_seq_cst” [C ++]

问题描述

我的代码：

std::atomic<int> x(22),y(22);
int temp_x = -1,temp_y = -1;

void task_0(){
      x.store(33,std::memory_order_relaxed);
      temp_y = y.load(std::memory_order_relaxed);
}

void task_1(){
      y.store(33,std::memory_order_relaxed);
      temp_x = x.load(std::memory_order_relaxed);
}

int main(){
      std::thread t1(task_0);
      std::thread t2(task_1);

      t1.join();
      t2.join();

      std::cout<<temp_x<<" : "<<temp_y<<"\n";

return 0;
}

问题在于，当我使用“ memory_order_relaxed”时，在测试了100次输出后， 应该是“ 22：22”，但是我的程序给出了：

输出：

  "33 : 33"
  "22 : 33"
  "33 : 22"

但没有给出“ 22:22”输出

我在我的64位2.9 GHz四核Intel Core i7架构中测试了该程序。伙计们，我的程序出了什么问题，我需要了解些什么吗？

解决方法

仅因为该标准指出特定的可能性是可能的，并不意味着导致其发生的原因是由随机数控制的。在实际的计算机上，未指定行为的结果取决于这些实际计算机上操作码，缓存等的执行情况。

因此，尽管理论上有可能取得结果，但这并不意味着一定会发生。在您的特殊情况下，要从这两者中获得22，则编译器（或CPU）基本上必须重新排序这两个函数中的至少一个。如果从这种重新排序中没有任何收获，那么可能就不会发生。

,

可以重新排序。您的实验只是有点松散。

在x86上允许重新排序（“ 22：22”）。 x86允许对存储-加载进行重新排序，即在一个线程内，可以在先前存储到另一个变量之前完成加载。

请确保在启用优化的情况下进行编译。

检查生成的代码，以确保它是您想要的。编译器IS允许轻松地交换MO，但可能不会。请注意，即使x86商店也需要lock xchg才能成为SC，因此，如果您没有看到它，则不是memory_order_seq_cst。 （但是，即使您确实看到了，也可以这样做，因为从理论上讲，允许编译器使用比所需的更为严格的实现来实现内存顺序。）

您的实验设置存在一些令人困惑的问题。

1. 要查看重新排序，x.store和y.store必须在 几乎完全相同的时间下降到10纳秒。所以你会 需要一种同步这些方法或更改实验以使其增加 重新排序的机会数量。

2. 与创建线程相比，启动线程的成本非常高 存储/加载。一个线程可能先于另一个线程完成 开始。 （实际上，您并不总是看到“ 22： 33“）。

3. 要查看重新排序，命令需要在不同的内核上发生。 启动2个线程并不能保证它们继续运行 不同的核心。它们都可以顺序运行在同一内核上。它 取决于操作系统的调度方式。您需要找到一种设置方法 线程的CPU亲和力。

   另一个可能的因素是您可能看不到 如果线程在不同的逻辑内核上运行，则重新排序 相同的物理核心。您有一个Intel四核，所以有 仅2个物理核心，每个核心2个逻辑核心。英特尔不说 在同一逻辑内核之间不可能重新排序 物理核心，但是如果您考虑一下，它的可能性就较小 发生（机会的窗口较小），因为 商店不必经过总线即可被邻居核心看到。所以要控制 为此，我将为两者设置核心相似性 分别设为0和2。

4. 如果全局变量是热缓存中的，则存储几乎发生 即刻。您必须考虑缓存发生了什么 一致性协议并相应地设置实验。

5. 您可能与原子变量共享错误。他们可能是 在同一缓存行上。是在总线上发送的缓存行， 处于独占模式等。因此，请在它们之间添加一些填充 确保它们在不同的缓存行中。