Атомарный доступ к неатомарному расположению памяти в C++11 и OpenMP?

Question

OpenMP, в отличие от C++11, работает с атомарностью с точки зрения операций с памятью, а не переменных. Это позволяет, например, использовать атомарные операции чтения / записи для целых чисел, хранящихся в векторе с неизвестным размером во время компиляции:

std::vector<int> v;

// non-atomic access (e.g., in a sequential region):
v.resize(n);
...
v.push_back(i);
...

// atomic access in a multi-threaded region:
#pragma omp atomic write // seq_cst
v[k] = ...;
#pragma omp atomic read // seq_cst
... = v[k];

В C++ 11 этого достичь невозможно. Мы можем получить доступ к атомарным переменным как к неатомарным, ослабив модель памяти, но мы не можем изменить размер вектора атомных элементов.

Я понимаю, что есть причины, по которым C++ не позволяет получить доступ к неатомарным переменным с помощью атомарных операций с памятью. Но мне интересно, почему эти причины не применимы и к OpenMP.

Например, в N4013 говорится, что "не существует разумного способа полностью переносимого применения атомарных операций к данным, не объявленным как атомарные". Как это возможно, что OpenMP может гарантировать такую ​​переносимость, а C++ нет?

Answer 1

Насколько я понимаю соответствующие стандарты, OpenMP имеет больше ограничений по использованию, чем C++11, что позволяет переносить его без использования специальных типов. Например, OpenMP 4.5 говорит:

Если место хранения, обозначенное х, не выровнено по размеру (то есть, если байтовое выравнивание х не кратно размеру х), то поведение атомарной области определяется реализацией.

С другой стороны, если C++ 11 использует std::atomic<int>тогда компилятор обеспечит соответствующее выравнивание. В обоих случаях требуется выравнивание, но OpenMP и C++ 11 отличаются тем, кто отвечает за обеспечение этого.

Как правило, между OpenMP и C++ существуют философские различия, но перечислить их все сложно. Люди C++ думают о переносимости всего, в то время как OpenMP нацелен на HPC.