X86平台原子操作性能对比及RMW操作存储缓冲区技术问询

问题1：X86平台上load(memory_order_seq_cst)与atomic_fetch_add(0, memory_order_relaxed)哪个性能更优？ #

atomic_fetch_add(0, memory_order_relaxed)本质是带lock前缀的RMW（读-改-写）操作，即使加0，也会执行“读取内存值→无修改→写回内存”的完整原子流程，lock前缀会触发缓存锁定或总线锁定，带来显著性能开销。

而load(memory_order_seq_cst)在X86平台上等价于普通的mov加载指令（X86的TSO内存模型天然保证load不会被重排到后续store之后，seq_cst的全局顺序约束对单load操作的性能几乎无影响），仅需读取缓存/内存，没有lock前缀带来的额外开销。

结论：load(memory_order_seq_cst)性能更优。

问题2：计数变量的两种实现方案，哪种性能更优？ #

方案1 #

// Read
aaa.fetch_add(0, memory_order_relaxed);
// Write
aaa.fetch_add(1, memory_order_relaxed);

方案2 #

// Read
aaa.load(memory_order_seq_cst);
// Write
aaa.fetch_add(1, memory_order_seq_cst);

性能对比分析：

• 读操作：方案1的fetch_add(0, relaxed)是带lock前缀的RMW操作，开销极大；方案2的load(seq_cst)是普通mov加载，开销极小。
• 写操作：X86平台上，原子RMW操作（无论relaxed还是seq_cst语义）都必须使用lock前缀，因此两种方案的写操作开销几乎一致。

结论：方案2性能更优。

问题3：线程T1的storebuffer中存在变量aaa时，T1的原子RMW操作会刷新整个storebuffer吗？ #

不会刷新整个storebuffer。

X86平台上，原子RMW操作（带lock前缀）仅会确保：线程T1对变量aaa的未提交写入（即storebuffer中与aaa相关的条目）被优先提交到缓存，然后基于该地址的最新值执行RMW操作。对于storebuffer中其他无关变量的未提交写入，不会被强制刷新。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者likecpp