是否可以保证读取-修改-写入操作在弱内存模型上读取（并返回）正确的旧值？

Question

假设我有以下代码，它利用 RMW 操作，并在 WMM CPU 上执行（例如，在 ARM 上）：

std::atomic<int> shared;

std::atomic<bool> t0_is_last;
std::atomic<bool> t1_is_last;

void t0() {
    int result0 = shared.fetch_or(1 << 0, std::memory_order_relaxed);
    if (result == (1 << 1)) { 
        t0_is_last.store(true, std::memory_order_relaxed); 
    }
}

void t1() {
    int result1 = shared.fetch_or(1 << 1, std::memory_order_relaxed);
    if (result == (1 << 0)) { 
        t1_is_last.store(true, std::memory_order_relaxed);
    }
}

这里，两个线程

t0

和

t1

尝试使用宽松的内存排序来

fetch_or

相同的变量。如果其中一个线程发现它是最后一个成功执行

fetch_or

操作的线程，那么它会将

true

与宽松的内存排序存储到它的标志，也就是说，以下线程是最后一个

fetch_or

变量

shared 

（标志

t0_is_last

和

t1_is_last

）。

那么，是否只有一个线程（不是零个或两个线程）可以修改其

tX_is_last

变量？ 换句话说：在

t0

和

t1

完成之后，以下内容是否成立：

t0 ^ t1

？

或者换句话说：读-修改-写返回的值是否存在于系统中完全在写操作之前（正是被修改的值）？

Answer 1

处理器架构并不重要。

当您编写 C++ 代码时，您是在针对 C++ 的内存模型进行编写，而不是针对您正在编译的体系结构的内存模型。编译器有责任将 C++ 内存模型中的 C++ 代码语义转换为与架构内存模型相关的适当指令，以便可观察的行为与 C++ 在其抽象机上所需的行为相同。

C++ 的内存模型保证每个原子变量都有一个所有修改的总顺序。 RMW 操作（例如

fetch_or

）保证返回紧接在此修改顺序中的操作完成的修改之前的值。

因此，假设您打算将

shared

初始化为

0

（您目前忘记了），那么第一个线程的

fetch_or

在修改顺序中排在第一位，存储

0

，而第二个线程的

fetch_or因此 

必须读取

0

，否则第二个线程先出现，存储

1

，第一个线程的

fetch_or

读取

1

。

所以，是的，其中一个

tX_is_last

存储将会发生（假设程序中没有对

shared

进行任何进一步的修改）。