C++中的 |= 运算符在多核处理器上是否具有原子性？

Question

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我目前正在与另一位开发者辩论，他向我保证以下 C++ 语句是原子性的：

x |= 0x1; // x is shared by multiple threads

使用VC++11在发布模式下编译，将生成以下汇编代码:

01121270  or          dword ptr ds:[1124430h],1

另一位开发者说位运算是原子操作，因此线程安全。但我的经验表明，在英特尔i7处理器上不是这样的。

我以为在多核处理器上，任何共享内存写入都是不安全的，因为每个处理器缓存都是独立的。但是，经过更多的研究，似乎x86处理器在处理器/核之间的内存操作顺序方面提供了一些保证，这表明它应该是安全的……但根据我的经验，这似乎并不是这种情况。

由于我没有权威的知识，很难为自己辩护，甚至难以确定自己是正确的。

- Robert Smith

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这只是与平台相关的问题，不是吗？我认为你应该指定你的平台。 - ikh

2

一些编译器可能会在某些架构上生成线程安全的代码，但并不保证。使用std::atomic<int>也没有任何缺点，它具有保证原子性的operator|=，因此您应该这样做。 - Wintermute

我相当确定，在x86架构中，需要使用“lock”指令前缀来确保在多个处理器/内核情况下的原子性。也就是说，它必须是lock or dword ptr ds:[11224430h],1。但我手头没有参考资料。如果你使用std::atomic <int>，它会编译成什么？ - davmac

请参考例如https://dev59.com/-nA75IYBdhLWcg3wW3oZ。 - davmac

使用 std::atomic<uint32_t> 确实会在或操作中添加“锁定”。std::atomic 的缺点是它仅适用于 c++11。 - Robert Smith

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1个回答

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原文链接

- Angew is no longer proud of SO · Accepted Answer

不，这绝对不能保证是原子的。它是否使用不可中断的指令（序列）来实现取决于编译器和平台。但从标准的角度来看，它不是原子性的；因此，如果一个线程执行了x |= 0x1;，另一个线程在之间没有同步点地访问了x，那么就会出现未定义的行为(数据竞争)。

C++11中支持的引用：

1.10/5：

库定义了一些特别标识为同步操作的原子操作(Clause 29)和互斥量(Clause 30)...。

第29条介绍了std::atomic和相关函数。它不将基本类型指定为原子类型。

1.10/21：

如果程序同时包含两个不同线程执行的冲突操作（至少其中一个不是原子操作），且两者都不在对方之前发生，则程序的执行将存在数据竞争。任何这样的数据竞争都会导致未定义的行为。...