什么時候可以將原子讀-修改-寫操作分解為組成松散操作+障礙？

Question

在CL-Deque 的模型檢查實現中，他們使用以下策略來遞減bottom指針：

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);

所以他們加載bottom指針，在本地遞減它，然后存儲它。 為什么這樣做是有效的？ 並發小偷難道不能看到其中一個bottom值嗎？

執行此操作的另一種方法是將讀取-修改-寫入操作組合到單個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;

這將消除可能的競爭條件。

我認為分解版本是有效的，因為steal和take函數中的 CAS 稍后解決了這場比賽，前提是雙端隊列足夠小以至於它很重要。 但這是一種通用技術嗎？

Answer 1

它是一個單一生產者/多消費者隊列，其中生產者使用推/取操作，消費者使用“竊取”操作。 生產者是唯一修改“底部”變量的人。 因此，使用原子 RMW fetch_sub 是多余的。 在任何情況下，消費者（小偷）都會看到存儲/子操作之前或之后的值。 重要的方面是事務語義，正如您所指出的，事務語義在兩端都以 CAS 操作結束。

這是原始文件。

Answer 2

所有寬松操作之后的障礙不會使它們像seq_cst操作； 它不會有發布語義。 較早的加載/存儲，因為沒有將它們分開的障礙。 如果在那之后有一個更relaxed的商店，你可以將它seq_cst ，或者如果你不確定所訂購的所有東西，請保留單獨的圍欄； 圍欄比操作更堅固。

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當您是唯一可以同時寫入此變量的線程時，分解++或-- （或其他 RMW）是安全的。 （曾經或現在，因為我們持有鎖或以其他方式擁有獨占所有權）。 例如在 SeqLock 或單一生產者隊列中。

讀者很好，這就是您使用std::atomic的原因。 但根據定義，讀者不能踩到我們的 atomic-load/modify/atomic-store 序列。 因此我們不需要 RMW 原子性，只需要存儲本身的原子性，這是讀者線程能夠看到的全部。 無論是 RMW 的商店端還是純粹的商店都沒有關系。

如果不是這種情況，您以后將無法“修復”它； 損害可能已經造成。 但是，您可以設計一個完整的算法，以便如果之前出現問題，可以在以后檢測到它，然后您就可以擺脫困境。 那可能就是你在說什么，但是 IDK，我沒有調查你鏈接的代碼的細節，只是想回答一般問題。