C ++ 11内存模型和在不同线程中访问同一结构的不同成员答案

【问题标题】：C++11 memory model and accessing different members of the same struct in different threadsC ++ 11内存模型和在不同线程中访问同一结构的不同成员
【发布时间】：2013-08-18 20:12:29
【问题描述】：

假设您有以下定义：

struct X
{
  char a, b;
};

X x;

现在假设您有两个线程，其中一个线程读写x.a，但从不访问x.b，而另一个线程读写x.b，但从不访问x.a。两个线程都没有使用任何锁或其他同步原语。这可以保证在 C++11 中工作吗？还是算作访问同一个对象，因此需要锁？

【问题讨论】：

没关系，它们是两个不同的位置。我会留给有能力证明的人来回答。
@Mat 但是 C/C++ 中的每个对象/原语都必须至少有 1 个字节。而 1 个字节是“最小的可寻址单元”。
我认为答案就在某处isocpp.org/blog/2013/02/…
@Mat 我记得在某处听说该标准要求所有字段成员具有不同的地址。虽然这是我从聊天中听到的第三手信息。我会等待有人确认/拒绝。
请注意，虽然这是安全的，但它可能会导致false sharing 并降低性能。

标签： c++ multithreading c++11 thread-safety memory-model

【解决方案1】：

很安全。引用 C++11：

[intro.memory]p3:

内存位置要么是标量类型的对象，要么是所有具有非零宽度的相邻位域的最大序列。 [ 注意： 语言的各种特性，例如引用和虚函数，可能涉及程序无法访问但由实现管理的额外内存位置。 —结束说明 ] 两个执行线程 (1.10) 可以更新和访问不同的内存位置，而不会相互干扰。

[intro.memory]p5:

[ 示例： 声明为的结构

struct {
  char a;
  int b:5,
  c:11,
  :0,
  d:8;
  struct {int ee:8;} e;
}

包含四个独立的内存位置：字段a 和位字段d 和e.ee 都是独立的内存位置，可以同时修改而不会相互干扰。位域b 和c 一起构成第四个内存位置。位域b 和c 不能同时修改，但例如b 和a 可以。 ——结束示例 ]

这些加在一起意味着X 的成员a 和b 是独立的内存位置，因此可以同时访问。

【讨论】：

:0 是什么，这会强制字节边界吗？
@WouterHuysentruit 差不多。这是一个零长度位域。引用[class.bit]p2：“作为一种特殊情况，宽度为零的未命名位域指定下一个位域在分配单元边界处对齐。”
Found it
如果是unsigned int c:11 而不是int c:11 会怎样？位域的类型改变这一事实重要吗？
安全。但是因为 a 和 b 在同一个缓存行中。其他线程最后一次写入时的每次读取和写入都会导致性能下降，因为它需要刷新缓存行。