ZenonXiu(修志龙)
MindShare思享 3月14日
C++ atomic memory model 和 Arm构架实现
C++的memory model是软件工程师比较难理解的一部分，因为深入理解它需要有一定的CPU构架和微构架的知识基础。
C++作为高级语言本身应该和CPU的硬件是无关的，但是为了使一些原子（atomic）操作能够在CPU更有效率的运行，避免因为原子操作带来的memory ordering要求对系统性能的影响，C++的原子操作会带有memory ordering的限定。
本文将通过图表的方式介绍C++的atomic memory ordering和其在Arm构架上的实现。
阅读本文需要有些C++atomic和CPU构架基础。
C++ atomic 变量和操作
§std::atomic
§The class to use when writing lock-free code!
§A template wrapper around various types, providing access that is:
Atomic – reads and writes are done as a whole.
Ordered with respect to other accesses to the variable (or others).
§Depending on the target platform, operations can be lock-free, or protected by a mutex.
一个例子，
C++ memory model
§Memory access ordering is specified by std::memory_order _...
§Operations
can limit reordering around themselves for operations with the ordinary
variables and operations with other atomic variables.
下面是对每个memory
ordering specifier (std::memory_order _...)限定的memory
ordering的具体解释，绿色箭头表示允许的re-order,红色表示不允许的re-order. （图表原创，all copy rights
are reserved）
Armv8.1-A构架实现
在不同的Arm构架上，C++的atomic的实现会有所不同。
在v7-A上是通过LDREX/STREX + DMB来实现的，在V8-A上通过LDREX/STREX + DMB和Load-acquire （LDRA）, store-release（STRL）指令来实现。
在Armv8.1-A上增加了atomic指令，这些指令本身也可以带acquire,release的memory ordering限定。
下面是Armv8.1-A的实现方法。
C++ lock free 编程
结语
只有充分理解C++的memory model，和理解它在具体CPU的实现，才能更正常和有效的使用它们。
本文作为一个概述，有时间再写更具体的内容。
