Mengapa std :: atomic <T> :: is_lock_free () tidak statis dan juga constexpr?

Adakah yang bisa memberi tahu saya apakah std :: atomic :: is_lock_free () tidak statis dan juga constexpr? Setelah itu non-statis dan / atau sebagai non-constexpr tidak masuk akal bagi saya.

Seperti yang dijelaskan pada cppreference :

Semua tipe atom kecuali untuk std :: atomic_flag dapat diimplementasikan menggunakan mutex atau operasi penguncian lainnya, daripada menggunakan instruksi atom CPU bebas kunci. Jenis atom juga diperbolehkan bebas dari kunci, misalnya jika hanya akses memori yang disejajarkan secara alami atom pada arsitektur yang diberikan, objek yang tidak selaras dengan jenis yang sama harus menggunakan kunci.

Standar C ++ merekomendasikan (tetapi tidak mengharuskan) bahwa operasi atom bebas kunci juga bebas alamat, yaitu, cocok untuk komunikasi antara proses menggunakan memori bersama.

Seperti yang disebutkan oleh banyak orang lain, std::is_always_lock_freemungkin apa yang sebenarnya Anda cari.

Sunting: Untuk memperjelas, tipe objek C ++ memiliki nilai penyelarasan yang membatasi alamat instansnya hanya beberapa kelipatan kekuatan dua ( [basic.align]). Nilai-nilai penyelarasan ini didefinisikan untuk tipe dasar, dan tidak perlu sama dengan ukuran tipe. Mereka juga bisa lebih ketat daripada apa yang sebenarnya bisa didukung oleh perangkat keras.

Misalnya, x86 (sebagian besar) mendukung akses yang tidak selaras. Namun, Anda akan menemukan kebanyakan kompiler memiliki alignof(double) == sizeof(double) == 8untuk x86, karena akses yang tidak selaras memiliki sejumlah kelemahan (kecepatan, caching, atomicity ...). Tapi misalnya #pragma pack(1) struct X { char a; double b; };atau alignas(1) double x;memungkinkan Anda untuk memiliki "tidak selaras" double. Jadi ketika cppreference berbicara tentang "akses memori yang disejajarkan", itu mungkin dilakukan dalam hal penyelarasan alami dari tipe untuk perangkat keras, tidak menggunakan tipe C ++ dengan cara yang bertentangan dengan persyaratan penyelarasannya (yang akan menjadi UB).

Berikut ini informasi lebih lanjut: Apa efek aktual dari akses yang tidak selaras pada x86?

Silakan juga periksa komentar mendalam dari @Peter Cordes di bawah ini!

Anda bisa menggunakan std::is_always_lock_free

is_lock_free tergantung pada sistem aktual dan tidak dapat ditentukan pada waktu kompilasi.

Penjelasan yang relevan:

Jenis atom juga diperbolehkan bebas dari kunci, misalnya, jika hanya akses memori yang disejajarkan secara alami adalah atom pada arsitektur yang diberikan, objek yang tidak selaras dengan jenis yang sama harus menggunakan kunci.

Saya telah menginstal Visual Studio 2019 pada Windows-PC saya dan devenv ini juga memiliki kompiler ARMv8. ARMv8 memungkinkan akses yang tidak selaras, tetapi bandingkan dan tukar, tambah terkunci, dll. Diamanatkan untuk disejajarkan. Dan juga murni load / penyimpanan murni menggunakan ldpatau stp(load-pair atau store-pair dari register 32-bit) hanya dijamin atom ketika mereka secara alami selaras.

Jadi saya menulis sebuah program kecil untuk memeriksa apa yang dikembalikan is_lock_free () untuk penunjuk atom-arbitrary. Jadi, inilah kodenya:

#include <atomic>
#include <cstddef>

using namespace std;

bool isLockFreeAtomic( atomic<uint64_t> *a64 )
{
    return a64->is_lock_free();
}

Dan ini adalah pembongkaran isLockFreeAtomic

|?isLockFreeAtomic@@YA_NPAU?$atomic@_K@std@@@Z| PROC
    movs        r0,#1
    bx          lr
ENDP

Ini hanya returns truealias 1.

Implementasi ini memilih untuk digunakan alignof( atomic<int64_t> ) == 8sehingga setiap atomic<int64_t>selaras. Ini menghindari perlunya pemeriksaan keselarasan runtime pada setiap beban dan penyimpanan.

(Catatan editor: ini biasa; implementasi C ++ paling nyata bekerja dengan cara ini. Inilah mengapa std::is_always_lock_freesangat berguna: karena biasanya benar untuk jenis is_lock_free()yang pernah benar.)