C++11原子学:将它们与内存映射的I / O一起使用是否有意义，或者甚至可能

C++11 atomics: does it make sense, or is it even possible, to use them with memory mapped I/O?

本文关键字：是否有意义一起或者原子学映射内存 C++11 更新时间：2023-10-16

据我了解，C volatile和可选的内存围栏内联 asm 已用于在内存映射 I/O 之上实现设备驱动程序。在 Linux 内核中可以找到几个示例。

如果我们忘记了未捕获异常（如果有的话）的风险，那么用 C++11 原子学替换它们是否有意义？或者，有可能吗？

一般来说，你可以用原子代替记忆围栏，但不能用volatile代替，除非它与专门用于线程间通信的围栏一起使用。

关于内存映射的I/O，原子学不够的原因是：

volatile保证程序中对该变量的所有内存访问都会发生，并且它们完全按照您指定的顺序发生（单个线程）。
std::atomic仅保证您的程序的行为就像发生所有这些内存访问一样（根据C++的内存模型，该模型不知道内存映射的I/O），并且 - 取决于指定的内存顺序 - 好像它们按指定的顺序发生。

实际上，这意味着编译器可以例如用一次写入替换对同一（非易失性）原子的连续写入（如果两者之间没有其他同步），读取也是如此。如果不使用读取结果，它甚至可以完全消除读取（编译器可能仍然必须发出内存屏障）。

在更理论的层面上，如果你的编译器可以证明你的程序所做的只是返回 42，那么允许将其转换为单个指令，而与程序在此过程中使用多少线程和原子无关。如果您的程序使用易失性变量，则情况并非如此。

编辑：例如，本文展示了一些可能的（可能是意想不到的）优化，编译器被允许应用于原子循环变量。

据我了解，读取参考文献std::atomic旨在管理对内存的多线程访问（并发等）。但正如我所知，正如你所说，volatile是为内存映射 I/O 和信号处理等而设计的。因此，volatile对原子访问没有影响，如果单独使用，则不能解决多线程访问问题，例如原子。反之亦然 - 原子不提供volatile的功能.

因此，对您的问题的简短回答是否定的。