Question

商店是发布操作，负载是两者的获取操作。我知道memory_order_seq_cst意味着为所有操作强加一个额外的总排序，但是我没有建立一个例子，如果所有memory_order_seq_cst都被{{1 }}

我是否会遗漏某些内容，或者差异仅仅是文档效果，即如果有人打算不使用更轻松的模型并且在约束宽松模型时使用memory_order_acq_rel，则应该使用memory_order_seq_cst？

Answer 1

http://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order有一个很好的示例at the bottom，仅适用于memory_order_seq_cst。基本上memory_order_acq_rel提供相对于原子变量的读写顺序，而memory_order_seq_cst提供全局读写顺序。也就是说，顺序一致的操作在所有线程中以相同的顺序可见。

这个例子归结为：

bool x= false;
bool y= false;
int z= 0;

a() { x= true; }
b() { y= true; }
c() { while (!x); if (y) z++; }
d() { while (!y); if (x) z++; }

// kick off a, b, c, d, join all threads
assert(z!=0);

z上的操作由两个原子变量保护，而不是一个，因此您不能使用获取释放语义来强制z总是递增。

Answer 2

尝试仅使用获取/释放语义来构建Dekkers或Petersons算法。

这行不通，因为获取/释放语义不提供[StoreLoad]防护。

对于Dekkers算法：

flag[self]=1 <-- STORE
while(true){
    if(flag[other]==0) { <--- LOAD
        break;
    }
    flag[self]=0;
    while(turn==other);
    flag[self]=1        
}

没有[StoreLoad]围栏，商店可能会跳到负载前面，然后算法会中断。同时有2个线程会看到另一个锁是空闲的，设置自己的锁并继续。现在关键部分有2个线程。

Answer 3

在x86之类的ISA上，原子映射到障碍，并且实际的机器模型包括存储缓冲区：

seq_cst存储区需要刷新存储缓冲区，因此该线程的后续读取将延迟到存储区全局可见之后。
acq_rel不会不刷新存储缓冲区。普通的x86加载和存储实质上具有acq和rel语义。（seq_cst加上具有商店转发功能的商店缓冲区。）

但是x86原子RMW操作总是被提升为seq_cst，因为x86 asm lock前缀是一个完整的内存屏障。其他ISA可以在asm中进行宽松或acq_rel RMW。

https://preshing.com/20120515/memory-reordering-caught-in-the-act是seq_cst存储区与普通发行版存储区之间差异的示例。（实际上是mov + mfence与普通{ {1}}在x86 asm中。实际上，mov是在大多数x86 CPU上进行seq_cst存储的更有效方法，但是GCC确实使用xchg + mov）

有趣的事实：AArch64的STLR发行存储指令实际上是顺序发行。在硬件中，它具有宽松或seq_cst的加载/存储以及全屏障指令。

从理论上讲，STLR只需要在下一个LDAR 之前排空存储缓冲区，而不需要在其他操作之前排空。即在下一次seq_cst加载之前。我不知道真正的AArch64硬件是否以这种方式实现它，还是在提交STLR之前就耗尽了存储缓冲区。（无论如何，所有较早的存储区都必须在STLR之前提交，但不一定要在以后的普通加载之前提交。）

因此，通过使用LDAR / STLR将rel或acq_rel增强到seq_cst并不需要昂贵。

其他一些ISA（例如PowerPC）具有更多的障碍选择，并且可以比mfence更便宜地加固mo_rel或mo_acq_rel，但是它们的mo_seq_cst却不能与AArch64一样便宜； seq-cst存储需要一个完整的屏障。

Answer 4

仍然使用memory_order中的定义和示例。但是将store_order_seq_cst替换为store中的memory_order_release，并将load_order_acquire替换为load。

发布 - 获取顺序保证发生的所有事情 - 在一个线程中的商店成为负载线程中的可见副作用之前。但在我们的示例中，在thread0和thread1中存储之前没有任何反应。

x.store(true, std::memory_order_release); // thread0

y.store(true, std::memory_order_release); // thread1

此外，如果没有memory_order_seq_cst，则无法保证thread2和thread3的顺序排序。你可以想象他们会变成：

if (y.load(std::memory_order_acquire)) { ++z; } // thread2, load y first
while (!x.load(std::memory_order_acquire)); // and then, load x

if (x.load(std::memory_order_acquire)) { ++z; } // thread3, load x first
while (!y.load(std::memory_order_acquire)); // and then, load y

因此，如果thread2和thread3在thread0和thread1之前执行，这意味着x和y都保持为false，因此，++ z永远不会被触及，z保持为0并且断言将触发。

但是，如果memory_order_seq_cst进入图片，它会建立所有标记的原子操作的单个总修改顺序。因此，在thread2中，x.load然后y.load;在thread3中，y.load然后x.load是肯定的事情。

memory_order_seq_cst和memory_order_acq_rel有何不同？

4 个答案: