`std :: memory_order_acquire`的語義是否需要x86 / x86_64上的處理器指令？

Question

眾所周知，在x86上運行load()和store()內存障礙memory_order_consume, memory_order_acquire, memory_order_release, memory_order_acq_rel不需要處理器指令用於緩存和管道，而匯編程序的代碼總是對應於std::memory_order_relaxed ，這些只有優化編譯器才需要限制： http ： //www.stdthread.co.uk/forum/index.php？ topic = 72.0

此代碼反匯編代碼確認了store() （MSVS2012 x86_64 ）：

std::atomic<int> a;
    a.store(0, std::memory_order_relaxed);
000000013F931A0D  mov         dword ptr [a],0  
    a.store(1, std::memory_order_release);
000000013F931A15  mov         dword ptr [a],1  

但是這段代碼並沒有使用lock cmpxchg來確認load() （ MSVS2012 x86_64 ）：

    int val = a.load(std::memory_order_acquire);
000000013F931A1D  prefetchw   [a]  
000000013F931A22  mov         eax,dword ptr [a]  
000000013F931A26  mov         edx,eax  
000000013F931A28  lock cmpxchg dword ptr [a],edx  
000000013F931A2E  jne         main+36h (013F931A26h)  

    std::cout << val << "\n";

但安東尼威廉姆斯說 ：

some_atomic.load（std :: memory_order_acquire）只是簡單地加載到一個簡單的加載指令 ，some_atomic.store（std :: memory_order_release）直接轉到一個簡單的存儲指令。

我錯在哪里，並且std::memory_order_acquire的語義std::memory_order_acquire需要x86 / x86_64上的處理器指令lock cmpxchg或只需要一個簡單的加載指令mov作為安東尼威廉姆斯？

答案：它與此錯誤報告相同： http ： //connect.microsoft.com/VisualStudio/feedback/details/770885

Answer 1

std::memory_order_acquire的語義不需要x86 / x86_64上的處理器指令。

x86_64上的任何load（）/ store（）操作都不需要處理器指令（鎖定/柵欄）精確的atomic.store(val, std::memory_order_seq_cst); 需要(LOCK) XCHG或替代： MOV (into memory),MFENCE 。

處理器內存屏障 - x86指令（CAS除外），以及ARM和PowerPC： http ： //www.cl.cam.ac.uk/~pes20/cpp/cpp0xmappings.html

反匯編程序GCC 4.8.1 x86_64 - GDB - load（） ：

    20      temp = a.load(std::memory_order_relaxed);
    21      temp = a.load(std::memory_order_acquire);
    22      temp = a.load(std::memory_order_seq_cst);
0x46140b  <+0x007b>         mov    0x38(%rsp),%ebx
0x46140f  <+0x007f>         mov    0x34(%rsp),%esi
0x461413  <+0x0083>         mov    0x30(%rsp),%edx

反匯編程序GCC 4.8.1 x86_64 - GDB - store（） ：

a.store(temp, std::memory_order_relaxed);
a.store(temp, std::memory_order_release);
a.store(temp, std::memory_order_seq_cst);
0x4613dc  <+0x004c>         mov    %eax,0x20(%rsp)
0x4613e0  <+0x0050>         mov    0x38(%rsp),%eax
0x4613e4  <+0x0054>         mov    %eax,0x20(%rsp)
0x4613e8  <+0x0058>         mov    0x38(%rsp),%eax
0x4613ec  <+0x005c>         mov    %eax,0x20(%rsp)
0x4613f0  <+0x0060>         mfence
0x4613f3  <+0x0063>         mov    %ebx,0x20(%rsp)

反匯編程序MSVS 2012 x86_64 - load（） - 它與此錯誤報告相同： http ： //connect.microsoft.com/VisualStudio/feedback/details/770885 ：

    temp = a.load(std::memory_order_relaxed);
000000013FE51A1F  prefetchw   [a]  
000000013FE51A24  mov         eax,dword ptr [a]  
000000013FE51A28  nop         dword ptr [rax+rax]  
000000013FE51A30  mov         ecx,eax  
000000013FE51A32  lock cmpxchg dword ptr [a],ecx  
000000013FE51A38  jne         main+40h (013FE51A30h)  
000000013FE51A3A  mov         dword ptr [temp],eax  
    temp = a.load(std::memory_order_acquire);
000000013FE51A3E  prefetchw   [a]  
000000013FE51A43  mov         eax,dword ptr [a]  
000000013FE51A47  nop         word ptr [rax+rax]  
000000013FE51A50  mov         ecx,eax  
000000013FE51A52  lock cmpxchg dword ptr [a],ecx  
000000013FE51A58  jne         main+60h (013FE51A50h)  
000000013FE51A5A  mov         dword ptr [temp],eax  
    temp = a.load(std::memory_order_seq_cst);
000000013FE51A5E  prefetchw   [a]  
    temp = a.load(std::memory_order_seq_cst);
000000013FE51A63  mov         eax,dword ptr [a]  
000000013FE51A67  nop         word ptr [rax+rax]  
000000013FE51A70  mov         ecx,eax  
000000013FE51A72  lock cmpxchg dword ptr [a],ecx  
000000013FE51A78  jne         main+80h (013FE51A70h)  
000000013FE51A7A  mov         dword ptr [temp],eax  

反匯編程序MSVS 2012 x86_64 - store（） ：

    a.store(temp, std::memory_order_relaxed);
000000013F8C1A58  mov         eax,dword ptr [temp]  
000000013F8C1A5C  mov         dword ptr [a],eax  

    a.store(temp, std::memory_order_release);
000000013F8C1A60  mov         eax,dword ptr [temp]  
000000013F8C1A64  mov         dword ptr [a],eax  

    a.store(temp, std::memory_order_seq_cst);
000000013F8C1A68  mov         eax,dword ptr [temp]  
000000013F8C1A6C  xchg        eax,dword ptr [a]