英特尔指令重新排序

Question

我试图通过以下简单示例来理解指令重新排序：

int a;
int b;

void foo(){
   a = 1;
   b = 1;
}

void bar(){
   while(b == 0) continue;
   assert(a == 1);
}

众所周知，在这个例子中，如果一个线程执行foo，而另一个线程执行bar，断言可能会失败。但我不明白为什么。我查阅了Intel manual Vol. 3A, 8.2.2，发现如下：

Writes to memory are not reordered with other writes, with the following exceptions:

— streaming stores (writes) executed with the non-temporal move instructions (MOVNTI, MOVNTQ, MOVNTDQ, MOVNTPS, and MOVNTPD); and

— string operations (see Section 8.2.4.1).

这里没有字符串操作，我也没有注意到NT移动指令。那么...为什么可以重新排序写入？

或者

中的内存是否重要

Writes to memory are not reordered

？因此，当我们有 a 和 b 缓存时，写入不是写入主内存，而是写入缓存。

Answer 1

如果一个线程是运行 foo 而另一个线程是运行 bar 那么你的程序的行为将是 undefined.

您不能同时读取和写入非原子变量，例如 int。

因此在这种情况下指令重新排序是允许的。

Answer 2

你的前提是错误的。只有编译时重新排序才能在 x86¹.

上破坏此示例

x86 asm 存储是发布存储。它们只能按程序顺序从存储缓冲区提交到 L1d 缓存。

a不能在b=1可见后仍然处于共享状态；这意味着线程运行 foo 让其存储乱序提交。这就是 写入内存不会与其他写入重新排序 的意思，用于存储到可缓存内存。

如果它在被来自线程运行 foo 的 RFO 无效后再次处于共享状态，那么它将具有更新后的值 a.

脚注 1. 当然，自旋循环将优化为 if (b==0) infinite_loop，因为数据争用 UB 让编译器提升负载。参见 MCU programming - C++ O2 optimization breaks while loop。

您似乎在询问 C 规则，同时假设代码将被天真地/直接翻译成 x86 asm。你可以用宽松的原子学来得到它，但不是 volatile 因为 volatile 访问不能（在编译时）与其他 volatile 访问重新排序。

英特尔指令重新排序

Instruction reordering on intel

c

x86

assembly

memory-barriers