std::atomic 可以用减量抵消增量吗？答案

【问题标题】：Can std::atomic cancel out increments with decrements?std::atomic 可以用减量抵消增量吗？
【发布时间】：2016-12-10 12:03:21
【问题描述】：

使用relaxed memory order，例如对于引用计数指针，是否允许编译器优化后续的增量和减量？

std::atomic_int32_t ai;
for (size_t i = 0; i < 10000; i++)
{
    ai.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
    ai.fetch_sub(1, std::memory_order_relaxed);
}

看反汇编它看起来不像。但是由于允许重新排序并且 atomic 的行为类似于计数器，只是线程安全的，因此有人可能会争辩说他可以像普通 int 一样进行优化。

【问题讨论】：

如果您发现它没有优化，您是否已经有了答案？
@rustyx：这不是它的工作原理。仅仅因为 OP 的实现这次没有对其进行优化，并不意味着禁止这样的优化。
试图回答这个问题，但我对第 29.3 节中的术语不够熟悉。期待答案！
我认为编译器可以或可以优化这一点，除非您引入显式内存防护。但同样，我不会完全肯定地说任何关于原子的事情:)
也许这个链接会提供更多的见解。 playingwithpointers.com/ipo-and-derefinement.html

标签： c++ multithreading c++11 atomic compiler-optimization

【解决方案1】：

我相信它可以被优化，除非声明为 volatile。原因是对于任何在其间交错一些线程的调度，都存在不存在的有效调度。我相信 drf-sc 内存模型也是如此。

如果此线程在两者之间读取某些内容，则情况并非如此。

【讨论】：

我同意。此外，通过宽松的内存排序，无法保证修改何时对其他线程可见，并且您无法证明您不会只是从未抓住两次更改之间的时刻。如果有aquire-release语义或其他同步，那就另当别论了。
@Revolver_Ocelot：即使获取-释放也不够。有一个微不足道的线程调度，所有 10.000 增量和 10.000 减量都发生在该线程上，然后任何其他线程运行一条指令。（这甚至是单核处理器上的现实线程调度）

【解决方案2】：

编译器无法优化掉原子，因为这会违反它们的用途。它必须假设另一个线程也可能触及该值，因此不允许删除。

它也无法优化/重新排序从之前到之后（以及其他方式）对 C++ 代码“可见”的内容，因为原子是内存屏障。

【讨论】：

不，您将它们与volatile 混淆了。那些是不可移动的。至于内存屏障，请注意这两个操作是背靠背的。也就是说，中间没有同步点，保证另一个线程能够看到或触摸到中间结果。为了在线程 Y 中看到线程 X 的中间结果，线程 Y 必须在 X 中的中间计算之后排序，但在 X 中的覆盖之前排序。