OpenMP原子和非原子读/写在x86_64上产生相同的指令

Question

根据OpenMP规范（v4.0），由于i不同步读/写，以下程序包含可能的数据争用：

int i{0}; // std::atomic<int> i{0};

void write() {
// #pragma omp atomic write // seq_cst
   i = 1;
}

int read() {
   int j;
// #pragma omp atomic read // seq_cst
   j = i; 
   return j;
}

int main() {
   #pragma omp parallel
   { /* code that calls both write() and read() */ }
}

我想到的可能解决方案在代码中显示为注释：

1. 用#pragma omp atomic write/read来保护i #pragma omp atomic write/read ，
2. 使用#pragma omp atomic write/read seq_cst来保护i写入和读取，
3. 使用std::atomic<int>而不是int作为i的类型。

以下是x86_64上编译器生成的指令（在所有情况下都为-O2 ）：

GNU g++ 4.9.2:               i = 1;        j = i;
original code:               MOV           MOV
#pragma omp atomic:          MOV           MOV
// #pragma omp atomic seq_cst:  MOV           MOV
#pragma omp atomic seq_cst:  MOV+MFENCE    MOV    (see UPDATE)
std::atomic<int>:            MOV+MFENCE    MOV

clang++ 3.5.0:               i = 1;        j = i;
original code:               MOV           MOV
#pragma omp atomic:          MOV           MOV
#pragma omp atomic seq_cst:  MOV           MOV
std::atomic<int>:            XCHG          MOV

Intel icpc 16.0.1:           i = 1;        j = i;
original code:               MOV           MOV
#pragma omp atomic:          *             *
#pragma omp atomic seq_cst:  *             *
std::atomic<int>:            XCHG          MOV

* Multiple instructions with calls to __kmpc_atomic_xxx functions.

我想知道为什么GNU / clang编译器不会为#pragma omp atomic写入生成任何特殊指令。 我期望与std::atomic类似的指令，即MOV+MFENCE或XCHG 。 任何解释？

UPDATE

克++ 5.3.0产生MFENCE为#pragma omp atomic write seq_cst 。 我相信这是正确的行为。 如果没有seq_cst ，它会产生纯MOV ，这对于非SC原子性来说就足够了。

我的Makefile中有一个错误，g ++ 4.9.2 MFENCE为CS原子写入产生了MFENCE 。 对不起，伙计们。

Clang 3.5.0没有实现OpenMP SC原子，感谢Hristo Iliev指出这一点。

Answer 1

有两种可能性。

1. 编译器没有义务将包含数据争用的C ++代码转换为错误的机器代码。 根据机器内存模型，通常使用的指令可能已经是原子的和连贯的。 将相同的C ++代码带到另一个体系结构中，您可能会开始看到pragma导致x86_64上不存在的差异。

2. 除了可能导致使用不同的指令和/或额外的内存栅栏指令之外，原子编译指示（以及std::atomic和volatile ）也会限制编译器自己的代码重新排序优化。 它们可能不适用于您的简单情况，但您当然可以看到共同子表达式消除，包括在循环外提升计算，可能会受到影响。