C++ atomic memory model和Arm實(shí)現(xiàn)方式

ZenonXiu(修志龍)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MindShare思享? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3月14日

C++ ?atomic memory model ?和 Arm構(gòu)架實(shí)現(xiàn)

C++的memory model是軟件工程師比較難理解的一部分蛉腌,因?yàn)樯钊肜斫馑枰幸欢ǖ腃PU構(gòu)架和微構(gòu)架的知識(shí)基礎(chǔ)怯疤。

C++作為高級(jí)語(yǔ)言本身應(yīng)該和CPU的硬件是無(wú)關(guān)的斤富,但是為了使一些原子(atomic)操作能夠在CPU更有效率的運(yùn)行仪搔,避免因?yàn)樵硬僮鲙?lái)的memory ordering要求對(duì)系統(tǒng)性能的影響,C++的原子操作會(huì)帶有memory ordering的限定。

本文將通過圖表的方式介紹C++的atomic memory ordering和其在Arm構(gòu)架上的實(shí)現(xiàn)。

閱讀本文需要有些C++atomic和CPU構(gòu)架基礎(chǔ)。

C++ atomic 變量和操作

§std::atomic

?§The class to use when writing lock-free code!?

?§A template wrapper around various types, providing access that is:?

? ??Atomic – reads and writes are done as a whole.?

? ? Ordered with respect to other accesses to the variable (or others).?

§Depending on the target platform, operations can be lock-free, or protected by a mutex.

一個(gè)例子鹃操,

C++ memory model

§Memory access ordering is specified by std::memory_order _...?

?§Operations

can limit reordering around themselves for operations with the ordinary

variables and operations with other atomic variables.

下面是對(duì)每個(gè)memory

ordering specifier (std::memory_order _...)限定的memory

ordering的具體解釋,綠色箭頭表示允許的re-order,紅色表示不允許的re-order. (圖表原創(chuàng)春哨,all copy rights

are reserved)

Armv8.1-A構(gòu)架實(shí)現(xiàn)

在不同的Arm構(gòu)架上荆隘,C++的atomic的實(shí)現(xiàn)會(huì)有所不同。

在v7-A上是通過LDREX/STREX + DMB來(lái)實(shí)現(xiàn)的赴背,在V8-A上通過LDREX/STREX + DMB和Load-acquire (LDRA), store-release(STRL)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)椰拒。

在Armv8.1-A上增加了atomic指令,這些指令本身也可以帶acquire,release的memory ordering限定凰荚。

下面是Armv8.1-A的實(shí)現(xiàn)方法燃观。

C++ lock free 編程

結(jié)語(yǔ)

只有充分理解C++的memory model,和理解它在具體CPU的實(shí)現(xiàn)便瑟,才能更正常和有效的使用它們缆毁。

本文作為一個(gè)概述,有時(shí)間再寫更具體的內(nèi)容到涂。

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
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