c++11内存模型的宽松排序

Question

我在 x64 上测试 c++11 内存模型的宽松排序语义，我被告知在 x86/64 上只存在存储/加载重排序，所以我编写了以下程序来测试宽松排序。

理想情况下，如果存在重新排序（确实如此），那么我的程序应该会遇到“g_a == g_b == 0”的情况，但是我测试了很长时间，但从未得到预期的结果，可能有人帮忙解释一下为什么吗？谢谢。

[更新]

抱歉忘记提及我使用的编译器，以下代码在 Linux x86/64 上使用 g++ 4.8.3 编译时将不起作用。感谢@Mat的提醒，然后我尝试使用clang++ 3.4.2编译它，这次我看到了重新排序，所以它可能是g++中的一个错误。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>

using namespace std;
atomic<int> g_a, g_b;
atomic<int> g_x, g_y;
memory_order order = memory_order_relaxed;

void bar1()
{
    register int t = 0;
    g_x.store(42, order);
    t = g_y.load(order);
    g_a = t;
}

void bar2()
{
    register int t = 0;
    g_y.store(24, order);
    t = g_x.load(order);
    g_b = t;
}

int main()
{
    for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
    {
        g_a = 0; g_b = 0;
        g_x = 0; g_y =0;
        thread t1(&bar1);
        thread t2(&bar2);

        t1.join();
        t2.join();
        if (g_a.load(order) == 0 && g_b.load(order) == 0)
        {
            cout << "g_a == g_b == 0" << endl;
        }
    }
}

Answer 1

为了能够生成具有正确内存屏障的程序集，需要在编译时知道 C++ 排序参数。

问题出在以下语句：

memory_order order = memory_order_relaxed;

这不是编译时间常数，因此gcc 将假定memory_order_seq_cst 并插入mfence 指令：

Dump of assembler code for function bar1():
   0x0000000000400fc0 <+0>:     movl   $0x2a,0x20128a(%rip)        # 0x602254 <g_x>
   0x0000000000400fca <+10>:    mfence
   0x0000000000400fcd <+13>:    mov    0x20127d(%rip),%eax        # 0x602250 <g_y>

如果你把它改成：

constexpr memory_order order = memory_order_relaxed;

松弛参数生效，mfence消失：

Dump of assembler code for function bar1():
   0x0000000000400fc0 <+0>:     movl   $0x2a,0x201286(%rip)        # 0x602250 <g_x>
   0x0000000000400fca <+10>:    mov    0x20127c(%rip),%eax        # 0x60224c <g_y>

如果您使用-O3 优化进行编译，现在运行二进制文件将显示重新排序。