as-if 规则是否允许这种执行重新排序

Question

正如我们所知，编译器或 CPU 可以根据需要重新排序执行，前提是它们遵循 as-if 规则。例如，如果我们有这样一段代码：

C = A + B;
D = E + F;

编译器或 CPU 可能会在 C = A + B 之前执行 D = E + F。我能理解。

现在让我们谈谈另一个案例。

说我有两个线程a 和b。我想在执行时设置一些标记，以便我可以监控a和b的整个过程。

queue q; // thread safe

void thread_a()
{
    // do something
    q.push("a - 1");
    // do something
    q.push("a - 2");
}

void thread_b()
{
    // do something
    q.push("b - 1");
    // do something
    q.push("b - 2");
}

我的问题是：既然我们有as-if规则并且执行顺序可能会重新排序，那是否意味着q中的消息不可靠？这意味着真正的执行顺序是a - 1、b - 1、b - 2 和a - 2 但在q 中可能有a - 1、a - 2、b - 1 和b - 2？如果发生这种情况，我应该如何设计或使用哪种技术来监控多线程的进程？

Answer 1

重新排序和多线程是两个不同的东西：

通过多线程，可能的输出是：

• "a - 1", "a - 2", "b - 1", "b - 2"
• "a - 1", "b - 1", "a - 2", "b - 2"
• "a - 1", "b - 1", "b - 2", "a - 2"
• "b - 1", "b - 2", "a - 1", "a - 2"
• "b - 1", "a - 1", "b - 2", "a - 2"
• "b - 1", "a - 1", "a - 2", "b - 2"

您只需保证“a - 1”在“a - 2”之前，“b - 1”在“b - 2”之前。 （与重新排序无关）

使用 as-if 规则重新排序只是一种优化。

as_if 状态：

只要满足以下条件，C++ 编译器就可以对程序进行任何更改：

1. 对易失性对象的访问（读取和写入）严格按照它们出现的表达式的语义进行。特别是，它们不会针对同一线程上的其他易失性访问重新排序。 （C++11 起）
2. 在程序终止时，写入文件的数据与程序执行时完全一样。
3. 发送到交互式设备的提示文本将在程序等待输入之前显示。
4. 如果支持 ISO C pragma #pragma STDC FENV_ACCESS 并将其设置为 ON，则浮点算术运算符和函数调用就像按书面执行一样，除了 除强制转换和赋值之外的任何浮点表达式的结果可能具有与表达式类型不同的浮点类型的范围和精度（请参阅 FLT_EVAL_METHOD） 尽管有上述规定，任何浮点表达式的中间结果都可以计算为无限范围和精度（除非 #pragma STDC FP_CONTRACT 为 OFF）

您的代码（可能是 // do something 除外）对此没有任何作用，因此它甚至可以完全删除 2 代码，按下“c - 1”。

但是如果你打印队列内容后，那么内容应该是上面显示的6个之一。