C++“内存屏障”实例

Question

我读到了这个问题的答案，关于易失性关键字：

https://stackoverflow.com/a/2485177/997112

此人说：

防止重新排序的解决方案是使用一个内存屏障，它向编译器和CPU指示，在这一点上不可能重新排序内存访问。在易失性变量访问周围设置这样的屏障，可以确保即使是非易失性访问也不会在易失性访问中被重新排序，从而允许我们编写线程安全代码。 然而，内存屏障也确保在达到障碍时执行所有挂起的读/写，因此它有效地为我们自己提供了我们所需要的一切，使易失性变得不必要。我们可以完全删除易失性限定符。

如何在C++中实现这个“内存屏障”？

编辑：

能给出一个简单的代码示例吗？

Answer 1

在C++11中使用内存屏障非常简单：

std::atomic<int> i;

所有对i的访问都将受到内存屏障的保护。

Answer 2

这是非常依赖硬件的。来自Linux内核相当长的记忆屏障文件：

The Linux kernel has eight basic CPU memory barriers:

TYPE                MANDATORY               SMP CONDITIONAL
===============     ======================= ===========================
GENERAL             mb()                    smp_mb()    
WRITE               wmb()                   smp_wmb()
READ                rmb()                   smp_rmb()   
DATA DEPENDENCY     read_barrier_depends()  smp_read_barrier_depends()

让我们特别介绍其中之一：smp_mb()。如果您打开asm/x86/um/asm/barrier.h，您会发现当定义CONFIG_SMP时，

#define smp_mb()    mb()

如果向上滚动，您可以看到，根据平台的不同，mb有不同的实现：

// on x86-32
#define mb()        alternative("lock; addl $0,0(%%esp)", "mfence", X86_FEATURE_XMM2)
// on other platforms
#define mb()        asm volatile("mfence" : : : "memory")

关于这两件事之间的差异的更多信息已经在这条线中讨论过了。我希望这能帮到你。

Answer 3

通常，有“内在函数”--这些是编译器对它们的操作具有特殊知识的特殊函数(特别是它们是内存障碍)。名称因编译器而异(有时也适用于同一编译器的不同体系结构)。

例如，MSVC使用_ReadBarrier、WriteBarrier和_ReadWriteBarrier。

在x86中，它将产生一个lfence、sfence或mfence指令--它们分别执行“加载”、“存储”和“所有内存操作”屏障--换句话说，lfence将成为内存读取操作的障碍，sfence将成为“内存写入”屏障，mfence将成为读写操作的障碍。