是否可以哄 std::atomic<T> 输出 CMPXCHG16B

Question

对于我对在 Windows x64 上使用原子互锁操作不感兴趣的类型，是否可以诱导 std::atomic 输出 CMPXCHG16B，或者我只需要接受它并手动执行原子操作？我可以让 GCC/Clang 在 Linux 上执行此操作，所以我怀疑这只是 Microsoft 标准库的问题。

struct Byte16
{
    int64_t a, b;
};

std::atomic<Byte16> atm;
Byte16 a = { 1, 2 };
atm.compare_exchange_strong(...); // This has a lock on Windows, not on Linux version of code

Answer 1

到了2024年，MSVC仍然不可能实现无锁

std::atomic<Byte16>

。

lock cmpxchg16b

的广泛可用性已经得到认可，但由于 VS 2015 和 VS 2022（以及中间的所有内容）之间的 ABI 兼容性，维护人员不可能重新定义

std::atomic

结构，直到下一次 ABI 更改为止。

但是，由于后来添加了

std::atomic_ref

，所以一开始就可以使用

lock cmpxchg16b

。它仍然会根据 CPU 检查有条件地使用它。要绕过 CPU 检查，请将

_STD_ATOMIC_ALWAYS_USE_CMPXCHG16B

定义为

1

进行编译。

如果您需要的是

std::atomic_ref

而不是

atomic

，则可以将

atomic_ref

与单个对象中的基础值捆绑在一起，如下所示：

template<class T>
struct atomic_x : std::atomic_ref<T>
{
    template<class... A>
    atomic_x(A ... a) : std::atomic_ref<T>(Value), Value(a...) {}

    alignas(std::atomic_ref<T>::required_alignment) T Value;
};

演示：https://godbolt.org/z/jvqd3f71K

---

请注意，这样的 16 字节

std::atomic_ref

即使对于加载和存储也将

lock cmpxchg16b

。也许可以使它们简单地加载和存储 - 请参阅 SSE 指令：哪些 CPU 可以执行原子 16B 内存操作？ - 但这还没有在 MSVC STL 中实现。

Answer 2

在 Windows 中使用 __m128

#include <emmintrin.h>
//...
  std::atomic<__m128> a, c;
  __m128 b;
  a.compare_exchange_strong(b,c);
///...