Question

你能给出一个真实的例子，其中有两个memory_order参数版本的std::atomic::compare_exchange被用于某个原因（所以一个memory_order参数版本不够用）？

Answer 1

在许多情况下，compare_exchange上的第二个内存或退出参数设置为memory_order_relaxed。在这些情况下，省略它通常没有错，只是效率可能较低。

这是一个简单，无锁，列表/堆栈的示例，它需要compare_exchange_weak上的第二个不同的排序参数才能无数据竞争。

push的调用可以同时执行，但为了避免无锁数据操作的复杂性，假设在执行对push的调用时，无法从堆栈中删除节点;即避免悬挂指针。

template<typename T>
class mystack {

    struct node {
        node *next = nullptr;

        T data;
        int id;

        node(int id) : id{id} { }
    };

    std::atomic<node *> head{nullptr};

public:
    void push(T data, int id);
    bool pop(T &data); // not implemented
};


template<typename T>
void mystack<T>::push(T data, int id)
{
    node *newnode = new node{id};

    newnode->data = std::move(data);

    node *current_head = head.load(std::memory_order_relaxed);   // A

    for (;;)
    {
        newnode->next = current_head;

        if (head.compare_exchange_weak(current_head, newnode,
                                       std::memory_order_release,   // B
                                       std::memory_order_acquire))  // C
        {
            /*
             * 'current_head' may not be derefenced here since the initial load (at A)
             * does not order memory 'current_head' is pointing at.
             *
             * a release barrier (at B) is necessary to make 'newnode' available
             * to other threads
             */
            std::cout << "Insertion successful\n";

            break;

        } else
        {
            /*
             * 'current_head' is the updated head pointer after 'compare_exchange' failed
             * Since it was inserted by another thread (the CAS failed),
             * an acquire barrier must be set (at C) in order to be able to access data
             * 'current_head' is pointing at.
             */
            std::cout << "Insertion failed after head changed to id: " <<
                          current_head->id << std::endl;
        }
    }
}

在push中，初始load（在A处）是一个宽松的操作，这意味着即使head指针是以原子方式加载的，它可能不会被解除引用，因为它引用的内存在此线程中是无序的。

如果compare_exchange_weak返回成功，则newnode将插入列表的开头，并通过设置释放障碍（在B处）使其他线程可用。访问此数据的另一个线程（稍后，通过pop）需要设置获取障碍。

如果compare_exchange_weak返回失败（忘记虚假），则另一个刚插入新node实例的线程会使用新值current_head更新head。由于current_head现在指向在另一个线程中分配和释放的数据，因此如果要取消引用current_head，则需要获取屏障。这是真的，因为cout失败消息包括current_head->id。

如果省略了最后一个参数，第一个障碍参数将用于失败load场景，但由于这是一个释放障碍，有效屏障会衰减到memory_order_relaxed，导致current_head->id上的数据竞争。

真实世界的例子，其中std :: atomic :: compare_exchange与两个memory_order参数一起使用

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