Понимание std::atomic::compare_exchange_weak() в C++11 ⇐ C++

[Anonymous]

Код: Выделить всё

bool compare_exchange_weak (T& expected, T val, ..);

Код: Выделить всё

compare_exchange_weak()

— это один из примитивов сравнения-обмена, предусмотренных в C++11. Он слабый в том смысле, что возвращает false, даже если значение объекта равно ожидаемому. Это происходит из-за ложного сбоя на некоторых платформах, где для его реализации используется последовательность инструкций (вместо одной, как на x86). На таких платформах переключение контекста, перезагрузка того же адреса (или строки кэша) другим потоком и т. д. могут привести к сбою примитива. Это ложь, поскольку не значение объекта (не равное ожидаемому) приводит к сбою операции. Вместо этого это своего рода проблемы со временем.
Но меня озадачивает то, что сказано в стандарте C++11 (ISO/IEC 14882),

29.6.5
..
Последствием ложного сбоя является то, что почти все использования слабого
сравнения и обмена будут зацикливаться.

Почему он должен быть в цикле почти во всех случаях ? Означает ли это, что мы будем зацикливаться, если произойдет сбой из-за ложных сбоев? Если это так, то зачем нам использовать Compare_exchange_weak() и писать цикл самостоятельно? Мы можем просто использовать Compare_exchange_strong(), который, я думаю, должен избавить нас от ложных сбоев. Каковы распространенные случаи использования Compare_exchange_weak()?
Еще один вопрос. В своей книге «Параллелизм в C++ в действии» Энтони говорит:

Код: Выделить всё

//Because compare_exchange_weak() can fail spuriously, it must typically
//be used in a loop:

bool expected=false;
extern atomic b; // set somewhere else
while(!b.compare_exchange_weak(expected,true) && !expected);

//In this case, you keep looping as long as expected is still false,
//indicating that the compare_exchange_weak() call failed spuriously.

Почему !expected присутствует в условии цикла? Делается ли это для предотвращения того, чтобы все потоки могли остановиться и не добиться прогресса в течение некоторого времени?
Последний вопрос
На платформах, на которых не существует единой аппаратной инструкции CAS, как слабая, так и сильная версия реализуются с использованием LL/SC (например, ARM, PowerPC и т. д.). Итак, есть ли разница между следующими двумя циклами? Почему, если таковые имеются? (На мой взгляд, они должны иметь схожую производительность.)

Код: Выделить всё

// use LL/SC (or CAS on x86) and ignore/loop on spurious failures
while (!compare_exchange_weak(..))
{ .. }

// use LL/SC (or CAS on x86) and ignore/loop on spurious failures
while (!compare_exchange_strong(..))
{ .. }

Последний вопрос, который вы, ребята, упомянули, связан с тем, что внутри цикла может быть разница в производительности. Это также упоминается в стандарте C++11 (ISO/IEC 14882):

Когда сравнение и обмен выполняется в цикле, слабая версия обеспечит
более высокую производительность на некоторых платформах.

Но, как анализировалось выше, две версии в цикле должны давать одинаковую/похожую производительность. Чего мне не хватает?

Подробнее здесь: https://stackoverflow.com/questions/251 ... eak-in-c11