std::atomic, memory_order

std::atomic<T>

동기화 객체 없이 원자적 계산 가능합니다..(CPU 지원 필요)

std::atomic<int> x;
std::cout << "is lock free ? : " << boolalpha << x.is_lock_free() << std::endl;

is lock free가 true인 경우 CPU에서 지원 해주는 것입니다.

atomic 객체들의 경우 원자적 연산 시에 메모리에 접근할 때 어떠한 방식으로 접근하는지 지정할 수 있습니다.

memory_order_relexed

memory_order_relaxed 는 가장 느슨한 조건입니다. 다시 말해, memory_order_relaxed 방식으로 메모리에서 읽거나 쓸 경우, 주위의 다른 메모리 접근들과 순서가 바뀌어도 무방합니다.

  b->store(1, memory_order_relaxed);      // b = 1 (쓰기)
  int x = a->load(memory_order_relaxed);  // x = a (읽기)

memory_order_acquire

memory_order_acquire 의 경우, release 와는 반대로 해당 명령 뒤에 오는 모든 메모리 명령들이 해당 명령 위로 재배치 되는 것을 금지 합니다.

memory_order_acq_rel

memory_order_acq_rel 은 이름에서도 알 수 있듯이, acquire 와 release 를 모두 수행하는 것입니다. 이는, 읽기와 쓰기를 모두 수행하는 명령들, 예를 들어서 fetch_add 와 같은 함수에서 사용될 수 있습니다.

memory_order_seq_cst

memory_order_seq_cst 는 메모리 명령의 순차적 일관성(sequential consistency) 을 보장해줍니다.

순차적 일관성이란, 메모리 명령 재배치도 없고, 모든 쓰레드에서 모든 시점에 동일한 값을 관찰할 수 있는, 여러분이 생각하는 그대로 CPU 가 작동하는 방식이라 생각하면 됩니다.

memory_order_seq_cst 를 사용하는 메모리 명령들 사이에선 이러한 순차적 일관성을 보장해줍니다.

정리해보자면 다음과 같습니다.

C++ atomic 객체들의 경우 따로 지정하지 않는다면 기본으로 memory_order_seq_cst 로 설정되는데, 이는 일부 CPU 에서 매우 값비싼 명령 입니다. 만약에 제약 조건을 좀 더 느슨하게 할 수 있을 때 더 약한 수준의 memory_order 을 사용한다면 프로그램의 성능을 더 크게 향상 시킬 수 있습니다.