C++内存排序一致性

C++ Memory Ordering Consistency

本文关键字：一致性 排序 内存 C++      更新时间：2023-10-16

假设我有以下代码：

void* p0 = nullptr;
void* p1 = alloc_some_data();
void f1() {
    p0 = p1;
    p1 = nullptr;
}

假设f1在线程 1 上运行。是否有可能（保持代码原样）另一个线程可能会在某个时候将p0和p1视为nullptr（如果编译器或硬件重新排序指令，例如第二个赋值发生在第一个赋值之前）？

我

问这个问题的原因是因为我想实现一个垃圾收集器，我想知道我是否需要使用原子指令（std::atomic）从 GC 线程访问指针。如果 GC 线程看到p0 == p1 == alloc_some_data()则没有问题，但如果 GC 线程看到p0 == p1 == nullptr就会出现问题，因为这样它会在 p1 中之前的数据报告为无法访问，而这些数据显然是可访问的。

如果你在一个线程中读取一个对象，而另一个线程在没有同步的情况下写入，你就会有数据竞争。这清楚地意味着垃圾回收器需要使用某种同步来读取值。关于你最初的问题：你的代码中没有任何内容表明在写入p1之前，对p0的写入变得可见，即另一个线程确实可以将两者都视为空。这与用于与另一个线程通信的同步原语无关：这两个写入之间没有排序。

是的。 虽然不一定可能，但完全有可能，因为这些操作不是原子操作。

（几种可能的情况之一）是这样的：

Thread 2: Get value of p0 (null)
Thread 1: Get value of p1 (non-null)
          p0 = p1
          p1 = nullptr
Thread 2: Get value of p1 (null)

您需要使用某种形式的访问控制（即互斥锁）。

您的问题的答案是肯定的，但它取决于编译器和 CPU。我认为你还需要使p0和p1不稳定。要停止重新排序，您可以使用 _mm_sfence 和 _mm_lfence intriinsic（适用于 x86/x64）

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