C ++內存排序

Question

在一些教程中，我看到了這樣的自旋鎖實現

class spin_lock 
{
    atomic<unsigned int> m_spin ;

public:
    spin_lock(): m_spin(0) {}
    ~spin_lock() { assert( m_spin.load(memory_order_relaxed) == 0);}

    void lock()
    {
        unsigned int nCur;
        do { nCur = 0; }
        while ( !m_spin.compare_exchange_weak( nCur, 1, memory_order_acquire ));
    }
    void unlock()
    {
        m_spin.store( 0, memory_order_release );
    }
};

我們是否真的需要memory_order_acquire / memory_order_release標簽分別用於compare_exchange_weak和store操作？ 或者memory_order_relaxed在這種情況下就足夠了，因為沒有Synchronizes-With關系？

更新：謝謝您的解釋！ 我正在考慮spin_lock，沒有使用它的上下文。

Answer 1

是的memory_order_acquire / memory_order_release是必需的。

您使用鎖來保護多個線程之間的共享數據。 如果在unlock方法中不使用memory_order_release ，則可以在unlock方法后重新排序對共享數據的任何寫入。 此外，如果您在lock方法中不使用memory_order_acquire ，則可以在lock方法之前重新排序對共享數據的任何讀取。 所以你需要acquire/release來保護線程之間的共享數據。

spinLock.lock() // use acquire here, so any read can't reordered before `lock`

// Writes to shared data

spinLock.unlock() // use release here, so any write can't reordered after `unlock`

使用acquire/release對鎖定自旋鎖的線程可以看到對共享數據的所有寫入。

Answer 2

關於memory_order_acquire / memory_order_release：考慮使用鎖保護的共享數據（也稱為內存位置或資源）。 我稱之為“受保護的數據”。

代碼需要確保當lock（）返回時，調用者對受保護數據的任何訪問都將讀取有效值（即不是過時值）。 memory_order_aquire確保插入適當的aquire內存屏障，以便后續讀取受保護數據（通過本地CPU緩存）將是有效的。 類似地，當調用unlock（）時，需要memory_order_release以確保插入適當的內存屏障，以便正確同步其他緩存。

某些處理器不需要獲取/釋放障礙，並且對於理論示例，可能僅需要lock（）中的完整屏障。 但是C ++並發模型需要足夠靈活以支持許多不同的處理器體系結構。

memory_order_relaxed在析構函數中使用，因為這只是一個完整性檢查，以確保當前不保持鎖。 破壞鎖定不會給調用者帶來任何同步語義。