c++ 中的原子指针和线程间对象传递

Question

我的问题涉及

std::atomic<T*>

和这个指针指向的数据。如果在线程 1 中我有

Object A;
std:atomic<Object*> ptr;
int bar = 2;
A.foo = 4;  //foo is an int;
ptr.store(*A);

如果在线程 2 中我观察到

ptr

指向

A

，我可以保证

ptr->foo

是 4 和

bar

是 2 吗？

原子指针的默认内存模型（顺序一致）是否保证在其他线程看到相同

 A.foo

两种情况？如果有帮助或重要，我正在使用 x64（我只关心这个平台）、gcc（具有支持原子的版本）。

Answer 1

内存模型原理：

C++11 原子使用

默认

atomic.store 内存排序，这意味着操作是

顺序一致

. 这个语义是所有操作的排序就好像所有这些操作都是按顺序执行的：

C++ 标准第 29.3/3 节解释了它如何适用于
• atomics

  ：“所有 memory_order_seq_cst 操作都应有一个总顺序 S，与所有受影响位置的 “发生在之前” 顺序和修改顺序一致，这样每个 memory_order_seq_cst 加载值的操作观察到根据此顺序 S 的最后一次修改，或者不是 memory_order_seq_cst 的操作的结果。“

1.10/5 节解释了这如何影响
• 也是非原子的

  ：“库定义了一些原子操作（...），它们被特别标识为同步操作。这些操作在进行分配时起着特殊的作用在一个线程中对另一个可见。“

你的问题的答案是肯定的！

非原子数据的风险

然而，您应该意识到，实际上，非原子值的一致性保证更为有限。

假设第一个执行场景：

std::memory_order_seq_cst

在这里，

(thread 1) A.foo = 10; 
(thread 1) A.foo = 4;     //stores an int
(thread 1) ptr.store(&A); //ptr is set AND synchronisation 
(thread 2) int i = *ptr;  //ptr value is safely accessed (still &A) AND synchronisation

是4。因为

i

是原子的，线程（2）在读取指针时安全地得到值

ptr

。内存排序确保在

&A

之前进行的所有分配都被其他线程看到（“发生在”约束之前）。但是假设第二种执行场景：

ptr

这里的结果是未定义的。它可能是 4，因为内存排序保证了在 

(thread 1) A.foo = 4;     //stores an int
(thread 1) ptr.store(&A); //ptr is set AND synchronisation 
(thread 1) A.foo = 8;     // stores int but NO SYNCHRONISATION !! 
(thread 2) int i = *ptr;  //ptr value is safely accessed (still &A) AND synchronisation

分配之前发生的事情被其他线程看到。但没有什么能阻止事后所做的分配也被看到。所以它可能是 8.

如果您有

ptr

而不是

*ptr = 8;

那么您将再次确定：

A.foo=8;

将是 8.您可以通过实验验证这一点，例如：

i

结论

总而言之，你的问题的答案是肯定的，但前提是同步后非原子数据没有发生其他变化。主要的风险是只有

void f1() {  // to be launched in a thread
    secret = 50; 
    ptr = &secret; 
    secret = 777; 
    this_thread::yield();
}
void f2() { // to be launched in a second thread
    this_thread::sleep_for(chrono::seconds(2));
    int i = *ptr; 
    cout << "Value is " << i << endl;
}

是原子的。但这不适用于指向的值。

需要注意的是，当您将原子指针重新分配给非原子指针时，尤其是指针会带来进一步的同步风险。

例子：

ptr

Answer 2

所以看到你的商店的线程也会看到在它之前执行的所有操作。

您可以在

这里

找到更多详细信息。