c++ - 发生在同一线程中的关系之前

Question

我正在阅读“C++ Concurrency in Action”一书关于 C++ 内存模型的第 5.3 节，下面的 list 5.5 让我感到困惑:

std::atomic<bool> x,y;
std::atomic<int> z;
void write_x_then_y()
{
   // Is there a Happens-Before relationship for statement (1) and (2) below?
   x.store(true,std::memory_order_relaxed); // --> (1)
   y.store(true,std::memory_order_relaxed); // --> (2)
}
void read_y_then_x()
{
   while(!y.load(std::memory_order_relaxed));
   if(x.load(std::memory_order_relaxed))
   ++z;
}

int main()
{
    x=false;
    y=false;
    z=0;
    std::thread a(write_x_then_y);         std::thread b(read_y_then_x);
    a.join();
    b.join();
    assert(z.load()!=0);
}

让我感到困惑的是函数 void write_x_then_y()。作者说“这次 main() 末尾的断言可以触发”并且原子变量 x 上的语句 (1) 与关于原子变量 y 的语句 (2)。但我认为对于 std::memory_order_relaxed，不同 原子变量之间没有同步，编译器/CPU 可以在不违反程序语义的情况下重新排序这两个语句。

The happensbefore relationships from listing 5.5 are shown in figure 5.4, along with a possible outcome.

Answer 1

一个评估先于另一个评估也发生在它之前。

Sequenced-before 是同一线程中的评估之间的关系，并且独立于同步机制，例如具有非松弛内存顺序的原子加载/存储。

Happens-before 只是通过合并线程间的同步机制将评估顺序的sequenced-before 关系从单线程情况扩展到多线程情况。

参见 https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order以获得确切的定义。

在另一个语句之前的一个语句中的求值总是先于后者。 (基本上在两个语句之间有一个序列点，尽管自 C++11 以来不再使用该术语。)

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编译器可以重新排序这两个松散存储。不过，这并不影响happens-before 关系。仅仅因为两个存储(在不同的原子上)先于彼此并不意味着存储不能被另一个线程以不同的顺序观察，如图中的示例所示。

您需要在加载和存储之间建立先发生 关系，以防止出现所示结果。并且需要以某种方式进行线程间排序，例如通过释放/获取原子操作。基本上，您需要在图中的灰色框之间建立一些箭头。