对 C++11 和 OpenMP 中的非原子内存位置的原子访问

Atomic access to non-atomic memory location in C++11 and OpenMP?

本文关键字：内存 位置 访问 C++11 OpenMP      更新时间：2023-10-16

OpenMP与C++11相比，从内存操作而不是变量的角度来看，它使用原子性。例如，这允许对在编译时存储在未知大小的向量中的整数使用原子读/写：

std::vector<int> v;
// non-atomic access (e.g., in a sequential region):
v.resize(n);
...
v.push_back(i);
...
// atomic access in a multi-threaded region:
#pragma omp atomic write // seq_cst
v[k] = ...;
#pragma omp atomic read // seq_cst
... = v[k];

在C++11中，这是不可能的。我们可以通过放松内存模型将原子变量作为非原子进行访问，但我们不能调整原子元素向量的大小。

我知道C++不允许通过原子内存操作访问非原子变量是有原因的。但我想知道，为什么这些原因不适用于OpenMP。

例如，在 N4013 中，据说"没有合理的方法可以完全可移植地将原子操作应用于未声明为原子的数据。OpenMP 怎么可能保证这种可移植性，而C++不能呢？

据我了解各自的标准，OpenMP 的使用限制比 C++11 更多，这使得它可以在不使用特殊类型的情况下移植。 例如，OpenMP 4.5 说：

如果 x 指定的存储位置未按大小对齐（即，如果 x 的字节对齐不是 x 大小的倍数），则原子区域的行为是实现定义的。

另一方面，如果 C++11 使用 std::atomic<int> ，则编译器将保证适当的对齐方式。 在这两种情况下，都需要对齐，但 OpenMP 和 C++11 在谁负责确保完成此操作方面有所不同。

通常，OpenMP 和 C++ 之间存在哲学差异，但很难一一列举。 C++的人正在考虑一切的可移植性，而OpenMP的目标是HPC。

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