C++11 内存排序——区别？

Question

我目前正在阅读 Concurrency in Action，在第 111 页上，它提供了与 std::atomic_flag 相关的示例代码，以解释内存排序的工作原理：

f.clear(std::memory_order_release);
bool x = f.test_and_set();

但它只是说：

这里，对clear()的调用明确要求标志是 使用释放语义清除，而对 test_and_set() 的调用 使用默认内存顺序设置标志和检索 旧值。

他们实际上并没有解释差异是什么。有人可以提供这些内存排序如何工作的一般概述吗？所以不仅仅是我上面提到的，我相信还有更多：

memory_order_relaxed
memory_order_release
memory_order_seq_cst
memory_order_consume
memory_order_acquire
memory_order_acq_rel

Answer 1

非正式表征（带上一袋盐）：

• SEQ_CST：代码的行为就像是简单的线程交错，没有可观察到的重新排序，只要没有数据竞争。
• RELEASE/ACQUIRE： 发布“发布”一次写入，并且在同一内存位置上的读取与该写入同步。例如，互斥锁可以执行ACQUIRE，而互斥锁可以解锁RELEASE。另一个例子：

示例（括号中标有其内存顺序的原子操作）：

t1:                                   t2:
   data = foo                            while not data_valid; (ACQUIRE)
   data_valid = true; (RELEASE)          bar = data;

• ACQ_REL： 对原子 RMW（读取-修改-写入）操作进行获取和释放。请注意，您可以指定对成功的 RMW 使用 ACQ_REL，如果 RMW 操作失败，则使用另一个内存顺序。
• RELEASE/CONSUME：您发布一个指向结构的指针，读取“消耗”该发布，并可以访问指向的数据。一些 Alpha 处理器具有拆分缓存，这意味着您可能正在从缓存组中读取指针，而指向的数据可能不在该缓存的其他组中。在 Linux 上实现的 RCU 中，rcu_derefence() 负责在 Alpha 上的指针读取与其取消引用之间插入一个读取屏障。请注意，已经有一些关于完全改变消耗内存顺序规范的讨论（在一个名为 "arch: atomic rework" 的邮件列表线程上），因为这对于编译器编写者来说似乎是不切实际的。特别是，当前标准允许您发布p，而*(q + (p-p)) 依赖于此。有些人认为这根本没有意义。
• 放松：对所有人免费。