什么时候可以将原子读-修改-写操作分解为组成松散操作+障碍？

Question

在CL-Deque 的模型检查实现中，他们使用以下策略来递减bottom指针：

size_t b = atomic_load_explicit(&q->bottom, memory_order_relaxed) - 1;
Array *a = (Array *) atomic_load_explicit(&q->array, memory_order_relaxed);
atomic_store_explicit(&q->bottom, b, memory_order_relaxed);
atomic_thread_fence(memory_order_seq_cst);

所以他们加载bottom指针，在本地递减它，然后存储它。 为什么这样做是有效的？ 并发小偷难道不能看到其中一个bottom值吗？

执行此操作的另一种方法是将读取-修改-写入操作组合到单个atomic_fetch_sub中，如下所示：

Array *a = (Array *) atomic_load_explicit(&q->array, memory_order_relaxed);
size_t b = atomic_fetch_sub_explicit(&q->bottom, 1, memory_order_seq_cst) - 1;

这将消除可能的竞争条件。

我认为分解版本是有效的，因为steal和take函数中的 CAS 稍后解决了这场比赛，前提是双端队列足够小以至于它很重要。 但这是一种通用技术吗？

Answer 1

它是一个单一生产者/多消费者队列，其中生产者使用推/取操作，消费者使用“窃取”操作。 生产者是唯一修改“底部”变量的人。 因此，使用原子 RMW fetch_sub 是多余的。 在任何情况下，消费者（小偷）都会看到存储/子操作之前或之后的值。 重要的方面是事务语义，正如您所指出的，事务语义在两端都以 CAS 操作结束。

这是原始文件。

Answer 2

所有宽松操作之后的障碍不会使它们像seq_cst操作； 它不会有发布语义。 较早的加载/存储，因为没有将它们分开的障碍。 如果在那之后有一个更relaxed的商店，你可以将它seq_cst ，或者如果你不确定所订购的所有东西，请保留单独的围栏； 围栏比操作更坚固。

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当您是唯一可以同时写入此变量的线程时，分解++或-- （或其他 RMW）是安全的。 （曾经或现在，因为我们持有锁或以其他方式拥有独占所有权）。 例如在 SeqLock 或单一生产者队列中。

读者很好，这就是您使用std::atomic的原因。 但根据定义，读者不能踩到我们的 atomic-load/modify/atomic-store 序列。 因此我们不需要 RMW 原子性，只需要存储本身的原子性，这是读者线程能够看到的全部。 无论是 RMW 的商店端还是纯粹的商店都没有关系。

如果不是这种情况，您以后将无法“修复”它； 损害可能已经造成。 但是，您可以设计一个完整的算法，以便如果之前出现问题，可以在以后检测到它，然后您就可以摆脱困境。 那可能就是你在说什么，但是 IDK，我没有调查你链接的代码的细节，只是想回答一般问题。