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c++ - 获取/释放通过 []-operator 访问的原子变量的语义

coder 2024-02-04 原文

假设一个原子变量数组和一个类，该类通过重载类的[]-operator 来控制对该数组的访问，以返回对位置idx:

class MyClass {
public:
    MyClass()
    {
        //initalize every array element with nullptr
        for (auto& it : array) {
            it = nullptr;
        }
    }
    std::atomic<int*>& operator[](const size_t idx)
    {
         //there is some more code here, doing basic safety checks,...
         return array[idx];
    }
private:
    std::array<std::atomic<int*>, 1000> array;

}

我们可以像这样访问数组的元素:

MyClass foo();
int *a = foo[0];
int b = 3;
foo[1] = &b

请注意，默认情况下，对此类元素的任何访问都将使用 memory_order_seq_cst 完成。要更改强制内存顺序，可以这样做:

int *a = foo[0].load(memory_order_acquire);
foo[1].store(&b, memory_order_release);

但是我怎样才能改变 [] 运算符的实现，使 memory_order_acquire 用于所有读取，而 memory_order_release 用于所有读取写？我想在 [] 运算符的定义中这样做的原因是在许多不同的位置有很多访问 array 的元素源和我不想将使用过的内存排序传播给所有这些。

编辑:正如评论中所讨论的，可以用 getter 和 setter 替换 [] 运算符。但是，这需要将所有访问权限替换为适当的功能；另外，我对是否可以按照我上面概述的方式进行操作很感兴趣。

最佳答案

您可以使用作为 operator[] 结果的中间引用对象。该对象然后根据对象在未来表达式中的使用方式应用加载或存储操作。

class MyClass {
    struct Ref {
        std::atomic<int *> &ref_;
        Ref (std::atomic<int *> &r) : ref_(r) {}
        operator int * () const {
            return ref_.load(std::memory_order_acquire);
        }
        int * operator = (int *ptr) const {
            ref_.store(ptr, std::memory_order_release);
            return ptr;
        }
    };
public:
    //...
    Ref operator[](const size_t idx)
    {
         //there is some more code here, doing basic safety checks,...
         return array[idx];
    }
    //...
};

然后，转换运算符或赋值运算符将使用正确的内存顺序约束:

MyClass foo;
int *a = foo[0];  // uses conversion operator, load(acquire)
int b = 3;
foo[1] = &b;      // uses assignment operator, store(release)

关于c++ - 获取/释放通过 []-operator 访问的原子变量的语义，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/25078758/

ampoperatorcode运算符c++arraysc++11shared-memory

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