C++ 内存模型：seq_cst 加载是否与 seq_cst 存储同步？

Question

在 C++ 内存模型中，所有顺序一致的操作的所有加载和存储都有一个总顺序。我想知道这如何与具有其他内存顺序的操作交互，这些内存顺序在顺序一致的加载之前/之后进行排序。

例如，考虑两个线程：

std::atomic<int> a(0);
std::atomic<int> b(0);
std::atomic<int> c(0);

//////////////
// Thread T1
//////////////

// Signal that we've started running.
a.store(1, std::memory_order_relaxed);

// If T2's store to b occurs before our load below in the total
// order on sequentially consistent operations, set flag c.
if (b.load(std::memory_order_seq_cst) == 1) {
  c.store(1, std::memory_order_relaxed)
}


//////////////
// Thread T2
//////////////

// Blindly write to b.
b.store(1, std::memory_order_seq_cst)

// Has T1 set c? If so, then we know our store to b occurred before T1's load
// in the total order on sequentially consistent operations.
if (c.load(1, std::memory_order_relaxed)) {
  // But is this guaranteed to be visible yet?
  assert(a.load(1, std::memory_order_relaxed) == 1);
}

是否保证T2中的断言不会触发？

我在这里寻找标准的详细引用。特别是我认为这需要显示从 T1 中的 b 的负载 与 存储同步到 T2 中的 b 以便确定存储到 a 线程间发生在从 a 加载之前，但据我所知，标准说 memory_order_seq_cst 存储与加载同步，但不是相反。

Answer 1

seq_cst 加载是否与 seq_cst 存储同步？

如果所有必要的要求都得到满足，他们就会这样做；在您的示例代码中，assert 可以触发

§29.3.3
所有 memory_order_seq_cst 操作都应有一个总订单 S

此总顺序适用于 seq_cst 操作本身。单独来看，store(seq_cst) 具有释放语义，而 load(seq_cst) 具有获取语义。

§29.3.1-2 [atomics.order]
memory_order_release、memory_order_acq_rel 和 memory_order_seq_cst：
存储操作对受影响的内存位置执行释放操作。
.....
§29.3.1-4 [atomics.order]
memory_order_acquire、memory_order_acq_rel 和 memory_order_seq_cst：
加载操作对受影响的内存位置执行获取操作。

因此，具有非seq_cst 排序的原子操作（或非原子操作）根据获取/释放排序规则相对于seq_cst 操作进行排序：

• store(seq_cst) 操作不能与任何在它之前排序的内存操作重新排序（即在程序顺序中更早）..
• load(seq_cst) 操作不能与任何在它之后排序的内存操作重新排序。

在您的示例中，尽管T1 中的c.store(relaxed) 在b.load(seq_cst) 之后排序（线程间）（load 是一个获取操作）， T2 中的 c.load(relaxed) 相对于 b.store(seq_cst) 是无序的（这是一个释放操作，但不会阻止重新排序）。

您还可以查看a 上的操作。由于它们没有针对任何东西排序，a.load(relaxed) 可以返回0，从而导致assert 被触发。