Co oznacza „zdecydowanie wcześniej”?

Wyrażenie „zdecydowanie zdarza się wcześniej” jest używane kilkakrotnie w standardowym projekcie C ++.

Na przykład: Zakończenie [basic.start.term] / 5

Jeśli zakończenie inicjalizacji obiektu o czasie przechowywania statycznym nastąpi zdecydowanie przed wywołaniem std :: atexit (patrz [support.start.term]), wywołanie funkcji przekazane do std :: atexit jest sekwencjonowany przed wywołaniem obiektu destruktora dla obiektu. Jeśli wywołanie std :: atexit wystąpi zdecydowanie przed zakończeniem inicjalizacji obiektu o statycznym czasie przechowywania, wywołanie obiektu destruktora dla obiektu jest sekwencjonowane przed wywołaniem funkcji std :: atexit . Jeśli wywołanie std :: atexit wystąpi zdecydowanie przed kolejnym wywołaniem std :: atexit, wywołanie funkcji przekazanej do drugiego wywołania std :: atexit jest sekwencjonowane przed wywołaniem funkcji pierwsze wywołanie std :: atexit.

I zdefiniowane w Wyścigi danych [intro.races] / 12

Ocena Zdecydowanie występuje przed oceną D, jeśli również

(12.1) A jest sekwencjonowane przed D, lub

(12.2) A synchronizuje się z D, a oba A i D są sekwencyjnie spójnymi operacjami atomowymi ([atomics.order]) lub

(12.3) istnieją oceny B i C takie, że A jest sekwencjonowane przed B, B po prostu dzieje się przed C, a C jest sekwencjonowane przed D, lub

(12.4) istnieje ocena B taka, że ​​A dzieje się zdecydowanie przed B, a B występuje zdecydowanie przed D.

[Uwaga: Nieoficjalnie, jeśli A zdarza się zdecydowanie przed B, to A wydaje się być oceniane przed B we wszystkich kontekstach. Zdecydowanie dzieje się przed wykluczeniem operacji konsumpcji. - uwaga końcowa]

Dlaczego wprowadzono „zdecydowanie wcześniej”? Intuicyjnie, jaka jest jego różnica i związek z „dzieje się wcześniej”?

Co oznacza „A wydaje się być oceniane przed B we wszystkich kontekstach” w notatce?

(Uwaga: motywem tego pytania są komentarze Petera Cordesa pod tą odpowiedzią ).

Dodatkowy projekt standardowej wyceny (dzięki Peter Cordes)

Porządek i spójność [atomics.order] / 4

Istnieje jedna suma S dla wszystkich operacji memory_order :: seq_cst, w tym ogrodzeń, która spełnia następujące ograniczenia. Po pierwsze, jeśli A i B są operacjami memory_order :: seq_cst, a A zdarza się silnie przed B, to A poprzedza B w S. Po drugie, dla każdej pary operacji atomowych A i B na obiekcie M, gdzie A jest uporządkowaną spójnością przed B S musi spełnić następujące cztery warunki:

(4.1) jeśli A i B są operacjami memory_order :: seq_cst, to A poprzedza B w S; i

(4.2) jeśli A jest operacją memory_order :: seq_cst, a B dzieje się przed ogrodzeniem Y kolejki memory_order :: seq_cst, to A poprzedza Y w S; i

(4.3) jeśli ogrodzenie memory_order :: seq_cst X nastąpi przed A, a B jest operacją memory_order :: seq_cst, to X poprzedza B w S; i

(4.4) jeśli X_pamięci :: seq_cst ogrodzenie X nastąpi przed A, a B ma miejsce przed X_pamięci :: seq_cst ogrodzenie Y, to X poprzedza Y w S.

Dlaczego wprowadzono „zdecydowanie wcześniej”? Intuicyjnie, jaka jest jego różnica i związek z „dzieje się wcześniej”?

Przygotuj się również na „po prostu zdarza się wcześniej”! Spójrz na tę bieżącą migawkę cppref https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order

Wydaje się, że w C ++ 20 dodano „po prostu zdarza się wcześniej”.

Po prostu dzieje się wcześniej

Niezależnie od wątków, ocena A po prostu dzieje się przed oceną B, jeśli spełniony jest jeden z poniższych warunków:

1) A jest sekwencjonowane przed B

2) A synchronizuje się z B

3) Po prostu dzieje się przed X, a X po prostu dzieje się przed B.

Uwaga: bez operacji konsumpcji relacje po prostu zdarzają się wcześniej i zdarzają się zanim relacje będą takie same.

Zatem Simply-HB i HB są takie same, z wyjątkiem tego, jak radzą sobie z operacjami konsumpcji. Zobacz HB

Zdarza się wcześniej

Niezależnie od wątków ocena A ma miejsce przed oceną B, jeśli spełniony jest jeden z poniższych warunków:

1) A jest sekwencjonowane przed B

2) Wątek występuje przed B.

Wdrożenie jest wymagane w celu zapewnienia, że ​​relacja „zdarza się przed” jest acykliczna, poprzez wprowadzenie dodatkowej synchronizacji, jeśli to konieczne (może to być konieczne tylko w przypadku operacji konsumpcji, patrz Batty i in.)

Czym różnią się pod względem konsumpcji? Patrz Inter-Thread-HB

Inter-thread dzieje się wcześniej

Pomiędzy wątkami, ocena A Wątek występuje przed oceną B, jeśli spełniony jest jeden z poniższych warunków

1) A synchronizuje się z B

2) A jest uporządkowane według zależności przed B.

3) ...

...

Operacja, która jest uporządkowana zależnie (tj. Używa wydania / konsumpcji) to HB, ale niekoniecznie Simply-HB.

Spożywanie jest bardziej relaksujące niż nabywanie, więc jeśli dobrze rozumiem, HB jest bardziej zrelaksowany niż Simply-HB.

Zdecydowanie zdarza się wcześniej

Niezależnie od wątków, ocena A dzieje się zdecydowanie przed oceną B, jeśli spełniony jest jeden z poniższych warunków:

1) A jest sekwencjonowane przed B

2) A synchronizuje się z B, a zarówno A, jak i B są sekwencyjnie spójnymi operacjami atomowymi

3) A jest sekwencjonowane przed X, X po prostu dzieje się przed Y, a Y jest sekwencjonowane przed B

4) Zdecydowanie dzieje się - przed X, a X zdecydowanie dzieje się - przed B.

Uwaga: nieformalnie, jeśli A zdarza się zdecydowanie przed B, to A wydaje się być oceniane przed B we wszystkich kontekstach.

Uwaga: zdecydowanie zdarza się przed wykluczeniem operacji konsumpcji.

Tak więc operacja wydania / konsumpcji nie może być silnie HB.

Zwolnienie / przejęcie może być HB i Simply-HB (ponieważ zwolnienie / przejęcie synchronizuje się z), ale niekoniecznie jest silnie HB. Ponieważ Strong-HB wyraźnie mówi, że A musi zsynchronizować się z B AND być operacją sekwencyjnie spójną.

                            Is happens-before guaranteed?

                        HB             Simply-HB          Strongly-HB

relaxed                 no                 no                 no
release/consume        yes                 no                 no      
release/acquire        yes                yes                 no
S.C.                   yes                yes                yes

Co oznacza „A wydaje się być oceniane przed B we wszystkich kontekstach” w notatce?

Wszystkie konteksty: wszystkie wątki / wszystkie procesory widzą (lub „w końcu się zgodzą”) w tej samej kolejności. Jest to gwarancja spójności sekwencyjnej - globalnej kolejności modyfikacji wszystkich zmiennych. Łańcuchy pobierania / zwalniania gwarantują jedynie postrzeganą kolejność modyfikacji dla wątków uczestniczących w łańcuchu. Wątki poza łańcuchem teoretycznie mogą widzieć inną kolejność.

Nie wiem, dlaczego wprowadzono Strong-HB i Simply-HB. Może pomóc wyjaśnić, jak działać wokół konsumpcji? Silnie-HB ma ładne właściwości - jeśli jeden wątek obserwuje Zdecydowanie dzieje się przed B, wie, że wszystkie wątki będą obserwować to samo.

Historia konsumpcji:

Paul E. McKenney jest odpowiedzialny za konsumpcję w standardach C i C ++. Consume gwarantuje uporządkowanie między przypisaniem wskaźnika a pamięcią, na którą wskazuje. Został wynaleziony z powodu DEC Alpha. DEC Alpha mógł spekulacyjnie wyłuskać wskaźnik, dlatego też miał ogrodzenie pamięci, aby temu zapobiec. DEC Alpha nie jest już produkowany i żaden procesor nie ma dzisiaj takiego zachowania. Spożywać ma być bardzo zrelaksowany.