了解 memory_order_relaxed

Question

我试图了解 memory_order_relaxed 的细节。我指的是这个链接：CPP 参考。

#include <future>
#include <atomic>

std::atomic<int*> ptr {nullptr};

void fun1(){
        ptr.store(new int{0}, std::memory_order_relaxed);
}

void fun2(){
        while(!ptr.load(std::memory_order_relaxed));
}

int main(){
        std::async(std::launch::async, fun1);
        std::async(std::launch::async, fun2);
}

问题1：在上面的代码中，即使设置ptr的线程已经完成运行，fun2在技术上是否可能处于无限循环中，它看到ptr的值为nullptr？

如果假设，我将上面的代码更改为如下所示：

#include <future>
#include <atomic>

std::atomic<int> i {0};
std::atomic<int*> ptr {nullptr};

void fun1(){
        i.store(1, std::memory_order_relaxed);
        i.store(2, std::memory_order_relaxed);
        ptr.store(new int{0}, std::memory_order_release);

}

void fun2(){
        while(!ptr.load(std::memory_order_acquire));
        int x = i.load(std::memory_order_relaxed);
}

int main(){
        std::async(std::launch::async, fun1);
        std::async(std::launch::async, fun2);
}

相关问题：在上面的代码中，fun2 是否有可能将原子 i 的值视为 1 或者是否可以保证它会看到值 2？

Answer 1

一个有趣的观察是，对于您的代码，没有实际的并发性；即fun1并按fun2顺序运行，原因是在特定条件下（包括std::async使用std::launch::async启动策略调用），std::future返回的对象std::async具有其析构函数块，直到启动的函数调用返回。由于您忽略了返回对象，因此在语句结束之前调用其析构函数。如果您颠倒了main()（即fun2在之前启动fun1）中的两个语句，您的程序将陷入无限循环，因为fun1永远不会运行。

这种std::future等待销毁行为有些争议（即使在标准委员会内部），并且由于我认为您不是这个意思，我将冒昧地将mainfor（两个示例）中的 2 个语句重写为：

auto tmp1 = std::async(std::launch::async, fun1);
auto tmp2 = std::async(std::launch::async, fun2);

这将推迟实际std::future返回的对象破坏，直到结束main，这样fun1并fun2获得异步运行。

fun2 在技术上是否可能处于无限循环中，即使设置 ptr 的线程已完成运行，它也会将 ptr 的值视为 nullptr？

不，这是不可能的std::atomic（在真实平台上，如评论部分所述）。对于非std::atomic变量，编译器可以（理论上）选择仅将值保留在寄存器中，但std::atomic存储 a 并且缓存一致性会将值传播到其他线程。std::memory_order_relaxed只要您不取消引用指针，在这里使用就可以了。

在上面的代码中，fun2 是否有可能将原子 i 的值视为 1，或者是否可以保证它会看到值 2？

保证在变量中看到值 2 x。
fun1将两个不同的值存储到同一个变量中，但由于存在明确的依赖关系，因此不会对它们进行重新排序。

在 中fun1，ptr.storewithstd::memory_order_release防止i.store(2)withstd::memory_order_relaxed向下移动到其释放屏障以下。在 中fun2，ptr.loadwithstd::memory_order_acquire防止i.loadwithstd::memory_order_relaxed向上移动越过它的获取障碍。这保证了xin 的fun2值为 2。

注意，通过使用std::memory_order_relaxed上所有原子公司，这将是可以看到x具有值0，1或2，这取决于接入原子变量的相对顺序i与问候ptr.store和ptr.load。