C++11 memory_model_relaxed和memory_order_seq_cst的关系答案

【问题标题】：C++11 memory_model_relaxed and memory_order_seq_cst relationC++11 memory_model_relaxed和memory_order_seq_cst的关系
【发布时间】：2019-10-06 03:19:00
【问题描述】：

您好，我正在尝试了解无锁工作窃取出队的实现。目前，我正在阅读谷歌灯丝here 的一种实现。我最关心的是窃取操作。

template <typename TYPE, size_t COUNT>
TYPE WorkStealingDequeue<TYPE, COUNT>::steal() noexcept {
    do {
        // mTop must be read before mBottom
        int32_t top = mTop.load(std::memory_order_seq_cst);

        // mBottom is written concurrently to the read below in pop() or push(), so
        // we need basic atomicity. Also makes sure that writes made in push()
        // (prior to mBottom update) are visible.
        int32_t bottom = mBottom.load(std::memory_order_acquire);

        if (top >= bottom) { 
            // queue is empty
            return TYPE();
        }

        // The queue isn't empty
        TYPE item(getItemAt(top));
        if (mTop.compare_exchange_strong(top, top + 1,
                std::memory_order_seq_cst,
                std::memory_order_relaxed)) {
            // success: we stole a job, just return it.
            return item;
        }
        // failure: the item we just tried to steal was pop()'ed under our feet,
        // simply discard it; nothing to do.
    } while (true);
}

我想知道将初始 mtop.load 内存顺序替换为 memory_order_relaxed 并将随后的 mBottom.load 内存顺序替换为 memory_order_seq_cst 是否正确。这仍然应该保留 mtop.load 和 mBottom.load 顺序对吗？ memory_order_seq_cst 标志应该仍然防止 memory_order_relaxed 被重新排序通过加载操作吧？

【问题讨论】：

C/C++ 语义不处理“重新排序”。任何基于“重新排序”的推理都可能适用于当今的实际实现，但不适用于标准。
请贴出完整的MT代码，即所有发布和消费数据的部分。

标签： c++ producer-consumer deque memory-model stdatomic

【解决方案1】：

您应该根据内存操作允许发生的顺序来推理代码以保持正确性，以及这些顺序如何影响线程间同步。 C++ std::memory_order 标准允许程序员表达这些约束，并让编译器发出必要的内存栅栏来实现这些约束。

代码已经准确表达了它需要做的事情：在mBottom.load() 之前对mTop.load() 进行排序，并将push() 中的mBottom.store() 与steal() 中的mBottom.load() 同步。

【讨论】：

你明白为什么代码需要memory_order_seq_cst吗？

【解决方案2】：

是的，我同意你的结论，你可以放松顶部的操作，但你必须使底部的操作顺序一致。事实上，这就是我实现我的追逐列夫工作窃取出队的方式：https://github.com/mpoeter/xenium/blob/master/xenium/chase_work_stealing_deque.hpp

【讨论】：