c++11原子自动解决多核竞争变量读写？

Question

我知道，当多线程读取和写入变量时，原子将对类型"T“变量应用锁，确保其中只有一个线程正在执行R/W。

但是在一台多cpu核计算机中，线程可以在不同的核心上运行，不同的内核会有不同的L1-缓存、L2-缓存，而共享L3-缓存。我们知道有时C++编译器会优化要存储在寄存器中的变量，这样如果变量没有存储在内存中，那么变量上不同的核心缓存之间就没有内存同步。

所以我担心/问题是，如果一个原子变量被优化为编译器的某个寄存器变量，那么它就不会存储在内存中，当一个核心写入它的值时，另一个核心可以读出一个陈旧的值，对吗？这种数据的一致性有保证吗？

谢谢。

Answer 1

原子不会像你模糊描述的那样“解决”问题。它为基于顺序的内存的一致性提供了某些非常具体的保证。

不同的编译器在不同的平台上以不同的方式实现这些保证。

在x86/64上，不对原子整数和指针使用锁，以达到合理的大小。硬件条件是比标准要求更强的保证，使得一些更深奥的选项等同于完全一致。

我无法完全回答您的问题，但我可以指出正确的方向；您需要了解的主题是“C++内存模型”。

话虽如此，原子的存在是为了避免你所描述的问题。如果您要求完全内存顺序一致性，而线程A修改X然后Y，则没有其他线程可以看到Y修改，但看不到X。C++标准没有指定提供这种保证的方式；缓存行失效，使用特殊的访问指令，禁止编译器基于寄存器的优化，等等都是编译器所做的事情。

请注意，C++内存模型是为C++17改进、修正和抛光的，以便描述新的并行算法的行为，并允许使用正确的标志在GPU硬件(以及其他点)上高效地实现它们，进而影响新GPU硬件提供的保证。因此，讨论内存模型的人可能会感到兴奋，并谈论比您主要关注的C++11更现代的问题。

这是一个很复杂的话题。编写您认为是可移植的代码是非常容易的，但它只在特定的平台上工作，或者通常只在测试它的平台上工作。但这仅仅是因为线程处理很难。

Answer 2

你可能在找这个：

intro.progress/18实现应该确保原子或同步操作分配的最后一个值(按修改顺序排列)在有限的时间内对所有其他线程都是可见的。