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c++ - 释放序列的概念在实践中有用吗？

问题描述

C++ 原子语义仅保证执行释放写入（简单或读取-修改-写入）操作的最后一个线程执行的内存操作的可见性（通过先发生关系）。

考虑

int x, y;
atomic<int> a;

线程 1：

x = 1;
a.store(1,memory_order_release);

线程 2：

y = 2;
if (a.load(memory_order_relaxed) == 1))
  a.store(2,memory_order_release);

然后观察a == 2意味着线程 2 操作的可见性（y == 2）但不是线程 1（甚至无法读取x）。

据我所知，多线程的实际实现使用栅栏（有时是释放存储）的概念，但不是高级 C++ 概念的先发生或释放序列；我看不出这些概念映射到什么真实的硬件细节。

a当 2 in 的值是全局可见时，真正的实现怎么能不保证线程 1 内存操作的可见性？

换句话说，发布序列定义有什么好处吗？为什么发布序列不会扩展到修改顺序中的每个后续修改？

特别考虑愚蠢的线程3：

if (a.load(memory_order_relaxed) == 2))
  a.store(2,memory_order_relaxed);

silly-thread 3 能否抑制任何真实硬件上的任何可见性保证？换句话说，如果值 2 是全局可见的，如何使它再次全局可见会破坏任何排序？

我的真实多处理心智模型不正确吗？可以在某些 CPU 上部分可见的值但注意另一个值吗？

（当然，我假设宽松写入的非疯狂语义，因为回溯到时间的写入使 C++ 的语言语义绝对荒谬，不像像 Java 这样总是具有有限语义的安全语言。没有真正的实现可以有疯狂的、非因果的宽松语义。）

标签： c++multithreadingthread-safetymemory-modelstdatomic

解决方案

我们先回答你的问题：

为什么发布序列不会扩展到修改顺序中的每个后续修改？

因为如果是这样，我们将失去一些潜在的优化。例如，考虑线程：

x = 1;                            // #1
a.store(1,memory_order_relaxed);  // #2

在当前规则下，编译器能够重新排序#1 和#2。但是，在 release-sequence 扩展之后，编译器不允许对这两行重新排序，因为像你的线程 2 这样的另一个线程可能会引入一个以 #2 为首，以释放操作为尾的释放序列，因此可能有些读- 另一个线程中的获取操作将与#2 同步。

你举了一个具体的例子，并声称所有的实现都会产生一个特定的结果，而语言规则并不能保证这个结果。这不是问题，因为语言规则旨在处理所有情况，而不仅仅是您的具体示例。当然，可以改进语言规则，以便它可以保证您的具体示例的预期结果，但这不是一项简单的工作。至少，正如我们上面所讨论的，简单地扩展释放序列的定义并不是一个公认的解决方案。

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