问C11内存栅栏使用

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要强制执行桶读之后的命令，我想我需要在桶读和下面的atomic_store之间使用一个显式的atomic_store()。

我不认为atomic_thread_fence()调用是必要的:标志更新具有发布语义，防止了前面的任何加载或存储操作被重新排序。见Herb Sutter的正式定义：

一个写发行版执行，毕竟它是按照程序顺序读取和写入的线程。

这将防止在bucket更新之后重新排序flag的读取，而不管编译器选择在何处存储data。

这使我想到你对另一个答案的评论：

volatile确保生成ld/st操作，这些操作随后可以用栅栏排序。但是，数据是局部变量，而不是易失性的。编译器可能会将其放入寄存器中，从而避免存储操作。这就使得桶中的负载将与随后的标志重置一起排序。

如果bucket读取不能通过flag的写入版本重新排序，那么这似乎不是一个问题，因此不应该需要volatile (尽管拥有它也可能没有什么坏处)。这也是不必要的，因为大多数函数调用(在本例中是atomic_store_explicit(&flag))充当编译时内存屏障。编译器不会通过非内联函数调用重新排序全局变量的读取，因为该函数可以修改相同的变量。

我也同意@MaximYegorushkin的观点，即当目标是兼容的架构时，您可以改进繁忙的等待pause指令。GCC和国际商会似乎都有_mm_pause(void)的本质(可能相当于__asm__ ("pause;"))。

我同意MikeStrobel在他的评论中所说的话。

这里不需要atomic_thread_fence()，因为关键部分从获取开始，最后以发布语义结束。因此，在获取和写入发布后之前，不能对关键部分中的读取进行重新排序。这就是为什么volatile在这里也是不必要的。

此外，我看不出为什么这里不使用(线程)自旋锁。spinlock为您做了类似的繁忙旋转，但它也使用 instruction。

暂停内禀用于自旋等待循环，处理器实现动态执行(特别是无序执行)。在旋转等待循环中，暂停内在提高了代码检测锁释放的速度，并提供了特别重要的性能增益。下一条指令的执行会被延迟一段特定于实现的时间.暂停指令不修改体系结构状态。对于动态调度，暂停指令减少了退出自旋循环的代价.

直接答覆：

存储是memory_order_release操作意味着编译器必须在存储标志之前发出存储指令的内存围栏。这是必需的，以确保其他处理器在开始解释数据之前查看所释放数据的最终状态。所以，不，你不需要再加一道篱笆。

较长的答覆：

如上所述，编译器将您的atomic_...指令转换成栅栏和内存访问的组合；基本的抽象不是原子负载，而是内存隔离。这就是事情的工作原理，尽管新的C++抽象吸引了您不同的想法。我个人认为，与C++中的令人费解的抽象相比，记忆栅栏更容易思考。

从硬件的角度来看，您需要确保的是负载和存储的相对顺序，即在生产者中写入标记之前完成对桶的写入，并且标记的加载读取的值比使用者中的桶负载更早。

也就是说，你真正需要的是：

//producer
while(true) {
    int value = producer_work();
    while (flag) ; // busy wait
    atomic_thread_fence(memory_order_acquire);  //ensure that value is not assigned to bucket before the flag is lowered
    bucket = value;
    atomic_thread_fence(memory_order_release);  //ensure bucket is written before flag is
    flag = true;
}

//consumer
while(true) {
    while(!flag) ; // busy wait
    atomic_thread_fence(memory_order_acquire);  //ensure the value read from bucket is not older than the last value read from flag
    int data = bucket;
    atomic_thread_fence(memory_order_release);  //ensure data is loaded from bucket before the flag is lowered again
    flag = false;
    consumer_work(data);
}

注意，标签“生产者”和“消费者”在这里是误导的，因为我们有两个进程在玩乒乓球，每个进程依次成为生产者和消费者；只是一个线程产生有用的值，而另一个线程产生“洞”来将有用的值写入.

atomic_thread_fence()是您所需要的，而且由于它直接转换到atomic_...抽象下面的汇编程序指令，所以保证它是最快的方法。