std::atomic 与非原子变量的性能如何？

Question

我很好奇在应用程序中使用std::atomic<float>vs 正常的性能float。我也很好奇是什么影响了这个。我经常看到有关原子与互斥锁性能的主题，但我发现很难找到有关原子与非原子的信息。

我不是用它来选择使我的代码线程安全与否，只是想了解所涉及的开销。

（编辑：在原始问题的这一点上，我给出了一个示例（见下文），该示例应该说明实现的更改，而不是询问有关该代码的具体问题。这似乎让人们对我问的问题感到困惑我已经拿出来了。）

我基本上想知道影响 std::atomic 性能的广泛因素是什么。是平台吗？它们的使用方式？使用由两个线程访问大致相同数量的原子，而不是一个线程在 95% 的时间内访问它们而另一个线程仅偶尔访问它们是否更慢？

另外，在这方面astd::atomic<int>和a之间有什么区别std::atomic<float>吗？

提前致谢，

亚当

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来自原始问题的示例：

基本上，我尝试制作一百万个浮点数并向它们写入值 200 次。这对我来说花了 0.87 秒。一旦我将它们更改为std::atomic<float>，这大约需要 2.5 秒。所以这意味着它的使用成本大约是 3 倍std::atomic<float>。

我试过这个，但为了读取值而不是写入，发现这是一个正常的float并且std::atomic<float>花费相同的时间。

但这是否受到其他因素的影响？如果另一个线程正在写入/读取我的原子，这是否会减慢其他对同一变量的读取/写入速度？大概是这样，但我怎样才能更好地理解这一点？

Answer 1

没有排序参数（即默认值）的原子存储是昂贵的，因为编译器会发出额外的排序指令。On X86，浮点数的默认（顺序一致）原子存储如下所示：

atomic<float> f;
f.store(3.14);

gcc 产生以下指令：

0x00000000004006d0 <+0>:     movl   $0x4048f5c3,0x20096a(%rip)        # 0x601044 <f>
0x00000000004006da <+10>:    mfence

该mence指令是昂贵的，因为它确保对其他内核的直接可见性（即导致存储缓冲区被刷新）。

您可以尝试在不订购的情况下运行测试：

f.store(3.14, std::memory_order_relaxed);

这将摆脱mfence并可能显示性能的显着差异。它更接近于非原子商店，如果在某些平台上不相等。

在这方面，astd::atomic<int>和 a之间有什么区别std::atomic<float>吗？

假设两者都是无锁的，可能不是。排序约束是导致性能下降的原因。