c++11：如何在compare_exchange_weak上产生“虚假失败”？

Question

有没有一种方法可以让我们编写一些代码来为compare_exchange的“弱”版本产生“虚假失败”？虽然相同的代码应该可以很好地用于compare_exchange_strong？

我希望了解 2 个 api 的“弱”版本和“强”版本之间的真正区别，有任何示例吗？

多谢！

Answer 1

您需要一个非 x86 CPU，通常是使用加载链接/存储条件的CPU ，如 ARM 或 AArch64（ARMv8.1 之前）。x86lock cmpxchg实现了 CAS_strong，当内存中的值匹配时，您无法削弱它并使其可能失败。

CAS_weak 可以编译为单个 LL/SC 尝试；CAS_strong 必须编译为 LL/SC 重试循环，只有在比较为 false 时才会失败，而不仅仅是来自其他线程对缓存行的竞争。（与 Godbolt 一样，针对 ARMv8 ldxr/stxr与 ARMv8.1 cas）

让一个线程使用 CAS_weak 对 std::atomic 变量执行 1 亿次增量。（https://preshing.com/20150402/you-can-do-any-kind-of-atomic-read-modify-write-operation/解释了如何使用 CAS 重试循环来实现任意原子 RMW 操作变量，但由于这是唯一的线程写入，CAS_strong 将始终成功，并且我们不需要重试循环。我的 Godbolt 示例显示使用 CAS_weak 与 CAS_strong 进行单次增量尝试。）

要导致 CAS_weak 而不是 CAS_strong 出现虚假故障，请让另一个线程读取同一变量，或在同一缓存行中写入其他内容。

或者也许做一些事情，比如var.fetch_or(0, std::memory_order_relaxed)真正获得缓存线的所有权，但不会影响价值。这肯定会导致虚假的 LL/SC 故障。

完成后，100M CAS_strong 尝试会将变量从 0 增加到 100000000。但是 100M CAS_weak 尝试将增加到某个较低的值，差异在于失败次数。