C++编译器如何支持C++11原子，但不支持C++11内存模型

How can C++ compilers support C++11 atomic, but not support C++11 memory model

本文关键字：C++11 原子 不支持 模型 内存 编译器 何支持 支持 C++      更新时间：2023-10-16

在查看Clang和g ++ C++11实现状态时，我注意到了一些奇怪的事情：
它们支持 C++11 原子组学，但不支持 C++11 内存模型。
我的印象是，你必须有C++11记忆模型才能使用原子学。那么，对原子的支持和内存模型之间究竟有什么区别呢？
缺少内存模型支持是否意味着使用std::atomic<T>的合法 C++11 程序不一致？

引用：

http://clang.llvm.org/cxx_status.htmlhttp://gcc.gnu.org/gcc-4.7/cxx0x_status.html

其中一个

问题是"内存位置"的定义，它允许（并强制编译器支持）通过不同的锁锁定不同的结构成员。有一个关于由此引起的 RL 问题的讨论。

基本上问题是struct

定义如下： 
struct x {
    long a;
    unsigned int b1;
    unsigned int b2:1;
};

编译器也可以通过覆盖b1来自由地实现对b2的写入（显然，从报告来看，它确实如此）。因此，这两个字段必须锁定为一个字段。但是，由于 C++11 内存模型，这是被禁止的（好吧，并不是真正禁止的，但编译器必须确保同时更新b1并且b2不会干扰;它可以通过锁定或 CAS 来做到这一点，嗯，在某些架构上生活很困难）。引用报告：

我已经向我们的海湾合作委员会的人提出了这个问题，他们对我说："C确实 不提供此类保证，也无法可靠地锁定不同的 具有不同锁的结构字段（如果它们共享自然对齐） 字大小的内存区域。 C++11 内存模型将保证这一点， 但这没有实现，也没有使用 C++11 构建内核 编译器。

不错的信息也可以在维基中找到。

我想在这些情况下的"缺少内存模型"只是意味着优化器是在 C++11 内存模型发布之前编写的，并且现在可能会执行无效的优化。针对内存模型验证优化非常困难且耗时，因此 clang/gcc 团队尚未完成此操作也就不足为奇了。

缺少内存模型支持是否意味着使用 std：：atomic 的合法 C++11 程序不一致？

是的，这是一种可能性。更糟糕的是：编译器可能会将数据竞赛引入（根据C++11标准）无竞赛程序，例如通过引入推测写入。

例如，用于执行此优化的几个C++编译器：

for (p = q; p = p -> next; ++p) {
    if (p -> data > 0) ++count;
}

可以优化为：

register int r1 = count;
for (p = q; p = p -> next; ++p) {
    if (p -> data > 0) ++r1;
}
count = r1;

如果所有p->data都是非负数，则原始源代码不会写入count，但优化的代码会写入。这可能会在无竞争程序中引入数据竞争，因此 C++11 规范不允许此类优化。现有编译器现在必须验证（并在必要时调整）所有优化。

有关详细信息，请参阅并发内存模型编译器结果。

并不是说它们不支持内存模型，而是它们（尚）不支持标准中用于与内存模型交互的 API。 该 API 包含许多互斥锁。

然而，Clang和GCC都有一段时间没有正式标准的情况下尽可能了解线程。 您不必担心优化会将内容移动到原子操作的错误一侧。

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