无锁环形缓冲区boost示例中的内存排序

memory ordering in boost example of lock-free ring buffer

本文关键字：内存 排序 boost 缓冲区      更新时间：2023-10-16

当我阅读boost atomics关于无等待环形缓冲区实现的示例时：

https://www.boost.org/doc/libs/1_66_0/doc/html/atomic/usage_examples.html#boost_atomic.usage_examples.example_ringbuffer

我想知道是否需要memory_order_acquire

if (next_head == tail_.load(boost::memory_order_acquire))

似乎memory_order_relaxed也应该工作。我的论点是

value = ring_[tail];

发生在之前

tail_.store(next(tail), boost::memory_order_release)

在pop((调用中。因此，我们确信数据在作为存储在push((调用中之前已经被读取

ring_[head] = value;

为了便于参考，我粘贴了下面的整个boost示例代码。谢谢

#include <boost/atomic.hpp>
template<typename T, size_t Size>
class ringbuffer {
public:
ringbuffer() : head_(0), tail_(0) {}
bool push(const T & value)
{
size_t head = head_.load(boost::memory_order_relaxed);
size_t next_head = next(head);
if (next_head == tail_.load(boost::memory_order_acquire))

//上面的tail_.load是否可以使用boost:：memory_order_relaxed？

return false;
ring_[head] = value;
head_.store(next_head, boost::memory_order_release);
return true;
}
bool pop(T & value)
{
size_t tail = tail_.load(boost::memory_order_relaxed);
if (tail == head_.load(boost::memory_order_acquire))
return false;
value = ring_[tail];
tail_.store(next(tail), boost::memory_order_release);
return true;
}
private:
size_t next(size_t current)
{
return (current + 1) % Size;
}
T ring_[Size];
boost::atomic<size_t> head_, tail_;

}；

一个原因是按顺序：

if(next_head == tail_.load(boost::memory_order_acquire))
return false;
ring_[head] = value; // A non-atomic store.

CCD_ 1确保以下非原子存储不会被重新排序为在tail_的加载之前。

另一方面，memory_order_relaxed不阻止重新排序，因此在这里是不够的。

(假设boost::memory_order等于std::memory_order。(

发布获取订单：

在强排序系统(x86、SPARC TSO、IBM大型机等(上，发布-获取排序在大多数操作中都是自动的。没有针对该同步模式发出额外的CPU指令；只有某些编译器优化会受到影响(例如，禁止编译器将非原子存储移动到原子存储发布之后，或在原子加载获取之前执行非原子加载(。在弱序系统(ARM、安腾、PowerPC(上，使用特殊的CPU负载或内存围栏指令。

据我所见，push()中的tail_.load(boost::memory_order_acquire)和pop()中的head_.load(boost::memory_order_acquire)都可以放松并用memory_order_acquire0替换。

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