使用 std::atomic_ref<T> 正确使用 volatile答案

【问题标题】：Correct usage of volatile with std::atomic_ref<T>使用 std::atomic_ref<T> 正确使用 volatile
【发布时间】：2020-09-23 11:14:49
【问题描述】：

我很难理解std::atomic_ref<int> 和volatile 的正确用法。

天真地有三种可能：

std::atomic_ref<volatile int> ref1;
volatile std::atomic_ref<int> ref2;
volatile std::atomic_ref<volatile int> ref3;

我们想在何时以及何时使用每一个？我感兴趣的用例是 MMIO。

【问题讨论】：

你要解决什么问题？
我有一个 mmap 结构，用作 IPC fifo。读取和写入都有顺序要求。我正在考虑依靠原子访问的std::memory_order 来实现内存屏障。
如果该值是内存映射到硬件的，并且所有写入（即使是相同的写入）很重要，则需要 volatile，否则只需将 std::atomic_ref<int> ref2 与默认的memory_order::seq_cst 应该足以保证订购。
@rustyx 你所说的相同写入是什么意思：写入相同的内存位置，还是将相同的值写入相同的内存位置？
@rustyx 我不确定我是否完全理解为什么我不需要volatile，因为从 mmap'd 结构中读取会告诉我当前的 fifo 容量。

【解决方案1】：

与std::atomic<T> 不同，std::atomic_ref<T> 没有volatile 限定的方法。因此，您可能无法对 volatile std::atomic_ref<T> 做太多事情（无论 T 本身是否易变）。

考虑到quote，这是有道理的

与语言引用一样，atomic_ref 的常量性很浅 - 可以通过 const atomic_ref 对象修改引用的值。

假设 cv-qualification 有点一致，浅易失的 atomic_ref 不太可能有用，而且绝对不是您想要的。

所以，你想要

std::atomic_ref<volatile int>

请注意，可能仅使用 std::atomic_ref<int> 就足够了，但由于该标准没有对 MMIO 做出任何明确的保证，您可能应该查阅编译器文档和/或检查代码它会生成。

以这种方式依赖std::atomic至少是不可移植的。具体来说，this answer 及其linked paper 提到了std::atomic 可能不足的一些方面 - 您可以检查这些是否是您的实际问题。

【讨论】：