被误解的内存排序的困境

主要观点:

  • 讲解 Rust 中原子操作和内存顺序(Ordering)的重要性及常见误解,强调内存顺序只用于同步单个原子值的访问与其他值的访问顺序,对单个原子值内部的行为无影响。
  • 通过多个示例程序说明不同内存顺序在多线程环境中的实际效果,如在共享单个原子值时,RelaxedSeqCst内存顺序行为相同,但在涉及多个原子值或不同线程间同步时,内存顺序就很重要。
  • 解释了为什么编译器和硬件会对原子操作的优化及重新排序,以及如何通过合适的内存顺序来确保程序的正确性和安全性。
  • 探讨了引入未定义行为(undefined behavior)的原因,它虽能帮助编译器提供灵活性、可移植性和速度,但需谨慎使用。

关键信息:

  • 原子操作的内存顺序不会影响不同线程间原子访问的相对顺序,也不会决定原子访问的优先级或速度。
  • 仅在共享单个原子值时,内存顺序才无影响;共享多个原子值或跨线程同步时,内存顺序很关键。
  • 编译器和硬件可能会对原子操作进行优化和重新排序,使用合适的内存顺序可确保程序正确。
  • 未定义行为在语言设计中有其作用,但需谨慎使用unsafe代码和正确的内存顺序。

重要细节:

  • 在示例程序中,修改Ordering可能改变程序的观察行为,但必须是内存模型允许的有效子集。
  • 不同的内存顺序如RelaxedSeqCstAcquireRelease等在多线程同步中有不同的作用和效果。
  • 编译器和硬件会考虑缓存等因素来优化原子操作,而合适的内存顺序可强制它们按照预期同步。
  • 未定义行为是语言设计中的一种策略,可让编译器提供更好的灵活性等,但需小心使用unsafe代码。
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