内存排序、指令重新排序和缺少发生前的关系答案

【问题标题】：Memory ordering, instruction reordering and lack of happens-before relationship内存排序、指令重新排序和缺少发生前的关系
【发布时间】：2015-12-11 00:35:49
【问题描述】：

轻松排序

用 std::memory_order_relaxed 标记的原子操作不是同步操作；只有每个单独的原子对象的修改顺序在线程之间共享。不同对象之间相对于其他线程没有顺序；可以看到操作乱序。

示例 - 轻松排序

#include <atomic>
#include <thread>
#include <assert.h>
std::atomic<int> x{ 0 };
std::atomic<bool> x_is_set{ false };
std::atomic<int> counter{ 0 };
void f1()
{
    x.store(5, std::memory_order_relaxed);              // A
    x_is_set.store(true, std::memory_order_relaxed);    // B
}
void f2()
{
    while (!x_is_set.load(std::memory_order_relaxed));  // C

    if (x.load(std::memory_order_relaxed) == 5)         // D
        ++counter;                                      // E
}
int main()
{
    std::thread t1{ f1 };
    std::thread t2{ f2 };
    t1.join();
    t2.join();
    assert(counter.load() == 1);                        // F
}

线程 t1 和线程 t2 之间没有排序限制。因此，t2可以先看到B做的store，然后A做的store；在这种情况下，main() 中的断言 F 将触发。

此问题的明显解决方案是使 B 中的商店具有std::memory_order_release，而 C 中的负载具有std::memory_order_acquire 以用于同步目的。 F 中的断言似乎永远不会触发。

问题

但是，由于 A 和 B 之间没有 happens-before 关系（我错了吗？），编译器不能/optimizer/CPU 重新组织函数 f1() 中的指令，使得 B 是 sequenced-before A？这将导致函数f2() 中的C 计算为true，但D 将是false；断言可以触发。

有什么东西可以阻止这个问题的出现吗？

【问题讨论】：

A和B在同一个线程中，并且A在B之前排序，所以A在B之前发生。
A 在 B 之前发生，但是从另一个线程中 B 的副作用可能在 A 的副作用之前可见。
我认为即使 A 在 B 之前排序，如果 A 没有将依赖项带入 B，则不存在先于关系。那么，它们在之前排序这一事实是否意味着存在先发生关系？
@bku_drytt 那么任何程序将如何工作？您如何使任何副作用可见？

标签： c++ multithreading c++11

【解决方案1】：

因为A和B之间没有happens-before关系

错了。 [intro.multithread]/p14:

评估A发生在评估B之前，如果：

A 在 B 之前排序，或者

线程间发生在 B 之前。

【讨论】：