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是否會在其他線程中始終以相同的順序看到對不同線程中不同位置的兩次原子寫操作？

C++

繁星點(diǎn)點(diǎn)滴滴 2020-02-02 14:43:35

與我之前的問題類似，請考慮以下代碼-- Initially --std::atomic<int> x{0};std::atomic<int> y{0};-- Thread 1 --x.store(1, std::memory_order_release);-- Thread 2 --y.store(2, std::memory_order_release);-- Thread 3 --int r1 = x.load(std::memory_order_acquire); // x firstint r2 = y.load(std::memory_order_acquire);-- Thread 4 --int r3 = y.load(std::memory_order_acquire); // y firstint r4 = x.load(std::memory_order_acquire);是怪異的結(jié)果 r1==1, r2==0，并r3==2, r4==0有可能在C ++ 11內(nèi)存模型下，這種情況下？如果我要全部替換std::memory_order_acq_rel成該std::memory_order_relaxed怎么辦？在x86上，這樣的結(jié)果似乎是被禁止的，請參見此SO問題，但我一般是在詢問C ++ 11內(nèi)存模型。獎勵問題：我們都同意，與std::memory_order_seq_cst該怪異的結(jié)果不會在C ++ 11被允許。現(xiàn)在，赫伯·薩特（Herb Sutter）在他著名的- atomic<>武器談話 @ 42:30中說std::memory_order_seq_cst，這就像- std::memory_order_acq_rel 但 std::memory_order_acquire -loads可能不會在std::memory_order_release-writes 之前移動。我看不到上面示例中的此附加約束如何防止出現(xiàn)奇怪的結(jié)果。誰能解釋？

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3 回答

藍(lán)山帝景

TA貢獻(xiàn)1843條經(jīng)驗(yàn) 獲得超7個贊

問題中的更新的1代碼（在線程4中進(jìn)行了裝載x和y交換）實(shí)際上測試了所有線程是否同意全局存儲順序。

在C ++ 11內(nèi)存模型下，結(jié)果r1==1, r2==0, r3==2, r4==0是允許的，實(shí)際上在POWER上是可觀察的。

在x86上，這種結(jié)果是不可能的，因?yàn)樵谀抢铩捌渌幚砥饕砸恢碌捻樞蚩吹酱鎯Α薄Ｔ陧樞蛞恢聢?zhí)行中也不允許此結(jié)果。

注：1：這個問題原本有兩個讀者閱讀x，然后y。甲順序一致的執(zhí)行是：

-- Initially --

std::atomic<int> x{0};

std::atomic<int> y{0};

-- Thread 4 --

int r3 = x.load(std::memory_order_acquire);

-- Thread 1 --

x.store(1, std::memory_order_release);

-- Thread 3 --

int r1 = x.load(std::memory_order_acquire);

int r2 = y.load(std::memory_order_acquire);

-- Thread 2 --

y.store(2, std::memory_order_release);

-- Thread 4 --

int r4 = y.load(std::memory_order_acquire);

結(jié)果是r1==1, r2==0, r3==0, r4==2。因此，這根本不是一個奇怪的結(jié)果。

為了說每個讀者看到的商店順序不同，我們需要他們以相反的順序閱讀，以排除最后一個商店只是被延遲了。

反對回復(fù) 2020-02-02

慕的地6264312

TA貢獻(xiàn)1817條經(jīng)驗(yàn) 獲得超6個贊

是怪異的結(jié)果 r1==1, r2==0，并r3==0, r4==2有可能在C ++ 11內(nèi)存模型下，這種情況下？

是。C ++內(nèi)存模型允許這種奇怪的結(jié)果。

如果我要全部替換std::memory_order_acq_rel成該std::memory_order_relaxed怎么辦？

如果更換所有memory_order_acquire和memory_order_release通過memory_order_relaxed，沒有什么改變你的代碼。

std::memory_order_seq_cst就像，std::memory_order_acq_rel但是std::memory_order_acquire-loads在std::memory_order_release-writes 之前可能不會移動。我看不到上面示例中的此附加約束如何防止出現(xiàn)奇怪的結(jié)果。

“ acquire-load可能不會在release-writes 之前移動?！?顯示了順序一致性約束（memory_order_seq_cst）的一方面。

在C ++內(nèi)存模型中，它僅保證seq_cst具有acq_rel語義，并且所有 seq_cst原子訪問不會多多少少都具有“總順序”。當(dāng)存在這樣的“總順序”時，我們無法得到怪異的結(jié)果，因?yàn)樗衧eq_cst原子訪問都好像在單個線程上以任何交錯順序執(zhí)行一樣。

您先前的問題對待單個原子變量的“一致性” ，而這個問題要求所有原子變量的“一致性” 。C ++內(nèi)存模型可確保單個原子變量甚至最弱的排序（）的直觀一致性relaxed，以及不同原子變量的“順序一致性”，只要默認(rèn)排序（seq_cst）。seq_cst如您所指出的那樣，當(dāng)您使用顯式無序原子訪問時，這可能是奇怪的結(jié)果。

反對回復(fù) 2020-02-02