获取负载是否可以与其他获取操作一起重新排序？ cppreference 表示只有非原子的和松弛的是通过获取排序的

Question

根据C++ Reference，mutex.lock()是一个memory_order_acquire操作，mutex.unlock()是一个memory_order_release操作。

但是，memory_order_acquire和memory_order_release只对非原子和宽松的原子操作有效。

memory_order: Release-Acquire ordering on cppreference

If an atomic store in thread A is tagged memory_order_release and an atomic load in thread B from the same variable is tagged memory_order_acquire, all memory writes (non-atomic and relaxed atomic) that happened-before the atomic store from the point of view of thread A, become visible side-effects in thread B

C++中的mutex能否保证原子操作的可见性？一个例子如下。代码 A 能否在 mu.lock() 之前重新排序，并且线程 b 将 x 读取为 false？


#include <thread>
#include <atomic>
#include <cassert>
#include <iostream>
#include <unistd.h>

std::atomic<bool> x = {false};
std::mutex mu;

void write_x(){
  mu.lock();
  std::cout << "write_x" << std::endl;
  x.store(true, std::memory_order_release);
  mu.unlock();
}

void read_x() {
  mu.lock();
  std::cout << "read_x" << std::endl;
  assert(x.load(std::memory_order_acquire)); // A
  mu.unlock();
}

int main() {
  std::thread a(write_x);
  usleep(1);
  std::thread b(read_x);

  a.join(); b.join();

  return 0;
}

Answer 1

TL:DR：“所有内存写入”的意思是全部，而不是只是提到的种类，但措辞令人困惑。可能只是想指出 even non-atomic 和宽松的原子操作在 synchronizes-with 中是安全可见的，但措辞中缺少“包括”一词。

请注意，cppreference 是一个旨在解释标准的 wiki。 它不是规范的技术语言，有时甚至会解释一些东西与 ISO C++ 标准不同的术语。

它通常非常好，但不要在某些事情看起来很奇怪时就认为它是完美的。从周围的上下文（和理智）来看，就像段落中的最后一句话没有任何限制地说“一切”，这仍然是相当明显的意思。

ISO C++ 很清楚。 “看到”释放操作的获取操作创建 synchronizes-with 关系。 发布前的所有内容在获取操作后对代码可见。

因此，就访问全局一致共享内存状态的操作的模型而言，获取操作会阻止 所有内容 在它们之前重新排序。包括发布和 seq_cst 操作。（请注意，cppreference 的这一部分没有提及 reordering，只是为了保证可见性或不可见性。访问全局一致状态的本地重新排序实际上是真实 CPU 的工作方式，所以这样描述事情通常更方便，就像你在问题中所做的那样。）

这意味着 C++ 的获取和释放定义符合标准术语，没有疯狂的魔法异常。 https://preshing.com/20120913/acquire-and-release-semantics/

请注意，有些人使用“松散原子”来描述所有弱于 seq_cst 的顺序。示例：Herb Sutter 在 this question 的演讲中就是这样使用它的。

这可能就是 cppreference 定义中的意思，但我不知道他们为什么要排除 seq_cst。所有原子操作和 non-atomic 操作都是有序的。所以也许他们的意思是mo_relaxed，只是想指出甚至那些是有序的/可见的。

(seq_cst 可以说已经订购了本身 wrt. everything else, 所以“当然”订购了关于获取和释放操作。但这个原因似乎不太可能。）

如果是为了强调它也订购了较弱的订单，他们应该写“including non-atomic and放松的原子。如果没有“包括”一词，该措辞可以理解为暗示仅 non-atomic 和 relaxed-atomic。只有了解大局，什么是理智，什么是理智，才能给你正确的阅读。

需要准确理解的技术写作，经常会用到“包括但不限于”这句话。

另请注意，您的示例仍然可以触发断言，只是不是因为您担心的原因。

如果线程 a 启动缓慢，线程 b 可以先进入其临界区并在另一个线程中的打印+存储发生之前打印+读取 x 。

编写这样的玩具示例的通常方法是一个循环，该循环在获取负载上旋转，直到它看到一个值，例如像 data_read 这样的标志由释放操作存储在您关心的存储之后。这样你就知道读取端在获取操作之后运行，synced-with 写入端的释放操作。

获取负载是否可以与其他获取操作一起重新排序？ cppreference 表示只有非原子的和松弛的是通过获取排序的

Can acquire loads reorder with other acquire operations? cppreference says only non-atomic and relaxed are ordered by acquire

c++

mutex

atomic

memory-model

stdatomic