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C++ 内存模型 : do seq_cst loads synchronize with seq_cst stores?

coder 2024-02-17 原文

在 C++ 内存模型中，所有顺序一致的操作的所有加载和存储都有一个总顺序。我想知道这如何与具有其他内存顺序的操作交互，这些内存顺序在顺序一致的加载之前/之后排序。

例如，考虑两个线程:

std::atomic<int> a(0);
std::atomic<int> b(0);
std::atomic<int> c(0);

//////////////
// Thread T1
//////////////

// Signal that we've started running.
a.store(1, std::memory_order_relaxed);

// If T2's store to b occurs before our load below in the total
// order on sequentially consistent operations, set flag c.
if (b.load(std::memory_order_seq_cst) == 1) {
  c.store(1, std::memory_order_relaxed)
}


//////////////
// Thread T2
//////////////

// Blindly write to b.
b.store(1, std::memory_order_seq_cst)

// Has T1 set c? If so, then we know our store to b occurred before T1's load
// in the total order on sequentially consistent operations.
if (c.load(1, std::memory_order_relaxed)) {
  // But is this guaranteed to be visible yet?
  assert(a.load(1, std::memory_order_relaxed) == 1);
}

是否保证 T2 中的断言不会触发？

我正在此处寻找标准的详细引用。特别是，我认为这需要证明来自 T1 中 b 的负载与 T2 中b 的存储同步，以便确定a 线程间的存储发生在从 a 加载之前，但据我所知，标准表示 memory_order_seq_cst 存储与加载，但反之则不然。

最佳答案

Do seq_cst loads synchronize with seq_cst stores?

如果满足所有必要的要求，他们就会这样做；在您的示例代码中，assert 可以触发

§29.3.3
There shall be a single total order S on all memory_order_seq_cst operations

这个总顺序适用于 seq_cst 操作本身。孤立地，store(seq_cst) 具有释放语义，而 load(seq_cst) 具有获取语义。

§29.3.1-2 [atomics.order]
memory_order_release, memory_order_acq_rel, and memory_order_seq_cst:
a store operation performs a release operation on the affected memory location.
.....
§29.3.1-4 [atomics.order]
memory_order_acquire, memory_order_acq_rel, and memory_order_seq_cst:
a load operation performs an acquire operation on the affected memory location.

因此，根据获取/释放排序规则，具有非seq_cst 排序的原子操作(或非原子操作)相对于seq_cst 操作进行排序:

  • store(seq_cst) 操作不能用在它之前排序的任何内存操作重新排序(即在程序顺序中较早出现)。
  • load(seq_cst) 操作不能与在它之后排序的任何内存操作一起重新排序。

在您的示例中，尽管 T1 中的 c.store(relaxed) 在 b.load(seq_cst) 之后排序(线程间) > (load 是一个获取操作)， T2 中的 c.load(relaxed) 相对于 b.store(seq_cst) 是无序的(这是一个释放操作，但它确实不会阻止重新排序)。

你也可以看看对a的操作。由于这些没有任何顺序，a.load(relaxed) 可以返回 0，导致 assert 触发。

关于C++ 内存模型 : do seq_cst loads synchronize with seq_cst stores?，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/47520748/

seq_cstsynchronizecodeordermemoryc++language-lawyeratomicmemory-modelstdatomic

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