英特尔上的指令重新排序

Question

我试图通过以下简单示例了解指令的重新排序：

int a;
int b;

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

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

众所周知，在此示例中，如果一个线程执行foo，而另一个线程执行bar，则断言可能会失败。但是我不明白为什么。我咨询了Intel manual Vol. 3A, 8.2.2，发现了以下内容：

  

对存储器的写入不会与其他写入一起重新排序，因为   下列例外：

     

-使用以下命令执行的流式存储（写入）   非临时移动指令（MOVNTI，MOVNTQ，MOVNTDQ，MOVNTPS和   MOVNTPD）;和

     

-字符串操作（请参见第8.2.4.1节）。

这里没有字符串操作，也没有注意到NT移动指令。那么...为什么可以对写进行重新排序？

还是记忆很重要

  

对 内存 的写入没有重新排序

？因此，当我们缓存了a和b时，写到主存储器中的不是写到主存储器，而是写到了主存储器。

Answer 1

如果一个线程正在运行foo，而另一个线程正在运行bar，则程序的行为将是未定义。

不允许您同时对非原子变量（例如int）进行读写。

因此在这种情况下可以进行指令排序。

Answer 2

您的前提是错误的。只有编译时重新排序才能在x86 ¹ 上破坏此示例。

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

在看到a之后，

b=1不能仍然处于共享状态；这意味着运行foo的线程让其存储顺序混乱。这就是对内存的写入不会与其他写入操作一起重新排序，意味着会将其存储到可缓存的内存中。

如果再次由运行foo的线程的RFO使它处于共享状态 ，则它将具有a的更新值。

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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使编译器可以提升负载。参见MCU programming - C++ O2 optimization breaks while loop。

您似乎在询问C规则，同时假设代码会天真地/直接转换为x86 asm。您可以使用轻松的原子来实现，但不能使用volatile来实现，因为volatile访问不能与其他volatile访问重新排序（在编译时）。