如何在 x86 上使用 gcc 强制执行内存排序
How to enforce memory ordering with gcc on x86
我想在线程之间共享一个数据结构（gcc、Linux、x86）。
假设我在线程 A 中有以下代码：
shared_struct->a = 1;
shared_struct->b = 1;
shared_struct->enable = true;
线程 B 是一个周期性任务，它首先检查该结构的 enable 标志。
我认为编译器可以重新排序线程 A 中的写入，因此线程 B 可以看到不一致的数据。我熟悉 ARM 上的内存屏障，但是 我如何确保 x86 上的写入顺序？ 有没有比 volatile 更好的方法？
我只是想在结构中设置一个一致的状态，"flush"所有内容都存入内存并在最后设置一个启用标志。
你真的应该使用互斥锁（因为你提到了 Pthread），所以在 shared_struct 中添加一个 pthread_mutex_lock mtx; 字段（不要忘记初始化它与 pthread_mutex_init) 然后
pthread_mutex_lock(&shared_struct->mtx);
shared_struct->a = 1;
shared_struct->b = 1;
shared_struct->enable = true;
pthread_mutex_unlock(&shared_struct->mtx);
在访问该共享数据的任何其他代码中也类似。
您也可以查看 atomic operations (but in your case, you'll better use a mutex，如上所示）。
阅读一些 pthread tutorial。
避免race conditions and undefined behavior.
how do I ensure write ordering
你不会那样做，除非你正在实现一个线程库（然后它的某些部分应该用汇编程序编码并使用futex(7)), like nptl(7) implementation of pthreads(7) in GNU glibc (or musl-libc）。您应该使用互斥量并且您不想浪费时间实现线程库（因此使用现有的）。
请注意 Linux 上的大多数 C 标准库（包括 glibc 和 musl-libc）都是 free software，因此您可以研究它们的源代码（如果您想了解 Pthread 互斥量是如何实现的）实施等）。
the compiler can reorder the writes
主要不是（当然不仅仅是）编译器，而是硬件。阅读有关 cache coherence. And the OS may also be involved (futex(2) 有时由 pthread 互斥例程调用的信息。
如果您只需要能够设置 enable = true，那么 stdatomic.h 与发布/获取顺序可以满足您的要求。 （在 x86 asm 中，正常的 stores/loads 具有 release/acquire 语义，所以是的，阻止编译时重新排序就足够了。但是正确的方法是使用 atomic，而不是 volatile.)
但是如果你想在修改的时候能够再次设置enable = false到"lock out"readers，那么你需要一个更复杂的更新模式。要么用原子手动重新发明一个互斥锁（坏主意；使用标准库互斥锁代替那个），要么做一些允许多个 readers 在中间没有编写器时进行无等待只读访问的事情更新。
对于 seqlock，您有一个序列号，而不是 enable = true/false 标志。 reader 可以通过在读取其他成员之前和之后再次检查序列号来检测 "torn" 写入。 （但是所有成员都必须是 atomic，至少使用 mo_relaxed，否则即使在 C 中读取它们也是数据竞争未定义的行为，即使您丢弃该值。您还需要足够的顺序检查计数器的负载。例如，可能在第一个负载上获取，然后在 shared_struct->b 负载上获取，以确保序列号的第二个负载在它之后排序。（acquire 只是一个- 方式障碍：放松负载后的获取负载不会为您提供所需的东西。）
RCU 使 readers 始终完全无需等待；他们只是取消引用指向当前有效结构的指针。更新就像原子地替换指针一样简单。回收旧结构变得复杂：您必须确保每个 reader 线程在重用它之前都已完成读取一块内存。
在更改其他结构成员之前简单地设置 enable = false 不会阻止 reader 查看 enable == true 然后看到其他成员的不一致/部分更新的值，同时作者正在修改它们。如果您不需要这样做，而只是释放新对象供其他线程访问，那么您描述的序列就可以 atomic_store_explicit(&foo->enable, true, memory_order_release).
我想在线程之间共享一个数据结构（gcc、Linux、x86）。 假设我在线程 A 中有以下代码：
shared_struct->a = 1;
shared_struct->b = 1;
shared_struct->enable = true;
线程 B 是一个周期性任务，它首先检查该结构的 enable 标志。
我认为编译器可以重新排序线程 A 中的写入，因此线程 B 可以看到不一致的数据。我熟悉 ARM 上的内存屏障，但是 我如何确保 x86 上的写入顺序？ 有没有比 volatile 更好的方法？
我只是想在结构中设置一个一致的状态，"flush"所有内容都存入内存并在最后设置一个启用标志。
你真的应该使用互斥锁（因为你提到了 Pthread），所以在 shared_struct 中添加一个 pthread_mutex_lock mtx; 字段（不要忘记初始化它与 pthread_mutex_init) 然后
pthread_mutex_lock(&shared_struct->mtx);
shared_struct->a = 1;
shared_struct->b = 1;
shared_struct->enable = true;
pthread_mutex_unlock(&shared_struct->mtx);
在访问该共享数据的任何其他代码中也类似。
您也可以查看 atomic operations (but in your case, you'll better use a mutex，如上所示）。
阅读一些 pthread tutorial。
避免race conditions and undefined behavior.
how do I ensure write ordering
你不会那样做，除非你正在实现一个线程库（然后它的某些部分应该用汇编程序编码并使用futex(7)), like nptl(7) implementation of pthreads(7) in GNU glibc (or musl-libc）。您应该使用互斥量并且您不想浪费时间实现线程库（因此使用现有的）。
请注意 Linux 上的大多数 C 标准库（包括 glibc 和 musl-libc）都是 free software，因此您可以研究它们的源代码（如果您想了解 Pthread 互斥量是如何实现的）实施等）。
the compiler can reorder the writes
主要不是（当然不仅仅是）编译器，而是硬件。阅读有关 cache coherence. And the OS may also be involved (futex(2) 有时由 pthread 互斥例程调用的信息。
如果您只需要能够设置 enable = true，那么 stdatomic.h 与发布/获取顺序可以满足您的要求。 （在 x86 asm 中，正常的 stores/loads 具有 release/acquire 语义，所以是的，阻止编译时重新排序就足够了。但是正确的方法是使用 atomic，而不是 volatile.)
但是如果你想在修改的时候能够再次设置enable = false到"lock out"readers，那么你需要一个更复杂的更新模式。要么用原子手动重新发明一个互斥锁（坏主意；使用标准库互斥锁代替那个），要么做一些允许多个 readers 在中间没有编写器时进行无等待只读访问的事情更新。
对于 seqlock，您有一个序列号，而不是 enable = true/false 标志。 reader 可以通过在读取其他成员之前和之后再次检查序列号来检测 "torn" 写入。 （但是所有成员都必须是 atomic，至少使用 mo_relaxed，否则即使在 C 中读取它们也是数据竞争未定义的行为，即使您丢弃该值。您还需要足够的顺序检查计数器的负载。例如，可能在第一个负载上获取，然后在 shared_struct->b 负载上获取，以确保序列号的第二个负载在它之后排序。（acquire 只是一个- 方式障碍：放松负载后的获取负载不会为您提供所需的东西。）
RCU 使 readers 始终完全无需等待；他们只是取消引用指向当前有效结构的指针。更新就像原子地替换指针一样简单。回收旧结构变得复杂：您必须确保每个 reader 线程在重用它之前都已完成读取一块内存。
在更改其他结构成员之前简单地设置 enable = false 不会阻止 reader 查看 enable == true 然后看到其他成员的不一致/部分更新的值，同时作者正在修改它们。如果您不需要这样做，而只是释放新对象供其他线程访问，那么您描述的序列就可以 atomic_store_explicit(&foo->enable, true, memory_order_release).