c++ - C++11 中的内存排序与主内存刷新排序有关吗？

Question

我不确定我是否完全理解(并且我可能全错)C++11 中原子性和内存排序的概念。 让我们以这个简单的单线程示例为例:

int main()
{
    std::atomic<int> a(0);
    std::atomic<int> b(0);
    a.store(16);
    b.store(10);

    return 0;
}

在这个单线程代码中，如果 a 和 b 不是原子类型，编译器可能会以在汇编代码中的方式重新排序指令，例如，我有一条移动指令，在 a 之前将 10 分配给“b”将指令移动到指定的 16 到“a”。 因此，对我来说，作为原子变量，它保证我在“b 移动指令”之前有“a 移动指令”，正如我在源代码中所述。 之后是处理器及其执行单元、预取指令和乱序盒。并且该处理器可以在“a 指令”之前处理“b 指令”，无论汇编代码中的指令顺序如何。 因此，在将 16 个存储在寄存器/存储缓冲区或高速缓存中之前，我可以将 10 个存储在寄存器或处理器的存储缓冲区或高速缓存中。

根据我的理解，这就是内存排序模型的诞生。从那一刻起，如果我让默认模型顺序一致。有人向我保证，在主内存中清除这些值(10 和 16)将遵循我在源代码中存储的顺序。这样处理器将开始刷新寄存器或缓存，其中 16 存储到主内存中用于更新“a”，然后它将刷新主内存中的 10 用于“b”。

所以这种行为确实让我明白，如果我使用宽松的内存模型。只有最后一部分不保证，因此主内存中的刷新可能会完全困惑。

抱歉，如果您阅读我的内容遇到麻烦，我的英语仍然很差。但谢谢你们抽出时间。

Answer 1

C++ 内存模型是关于抽象机器和值可见性，而不是关于“主内存”、“写入队列”或“刷新”等具体事物。

在您的示例中，内存模型指出，由于对 a 的写入发生在对 b 的写入之前，因此任何从 b 读取 10 的线程 在随后从 a 读取时必须看到 16(当然，除非此后已被覆盖)。

这里重要的是建立发生之前的关系和值(value)可见性。如何映射到缓存和内存取决于编译器。在我看来，最好停留在抽象级别上，而不是尝试将模型映射到您对硬件的理解，因为

• 您对硬件的理解可能是错误的。硬件比 C++ 内存模型还要复杂。
• 即使您现在的理解是正确的，更高版本的硬件也可能有不同的模型，至少在子系统中是这样。
• 通过映射到硬件模型，您可能会对不同硬件模型的影响做出错误的假设。例如。如果您了解内存模型如何映射到 x86 硬件，您将无法理解 PowerPC 上消耗和获取之间的细微差别。
• C++ 模型非常适合推理正确性。