通过获取原子载荷提升非原子载荷

我的印象是，在C++11内存模型中，内存负载不能高于获取负载。然而，看看gcc 4.8生成的代码，这似乎只适用于其他原子负载，而不是所有内存。如果这是真的，并且获取负载并没有同步所有内存(只有std::atomics(，那么我不确定如何根据std:：atomic实现通用互斥。

以下代码：

extern std::atomic<unsigned> seq;
extern std::atomic<int> data;
int reader() {
    int data_copy;
    unsigned seq0;
    unsigned seq1;
    do {
        seq0 = seq.load(std::memory_order_acquire);
        data_copy = data.load(std::memory_order_relaxed);
        std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
        seq1 = seq.load(std::memory_order_relaxed);
    } while (seq0 != seq1);
    return data_copy;
}

产品：

_Z6readerv:
.L3:
    mov ecx, DWORD PTR seq[rip]
    mov eax, DWORD PTR data[rip]
    mov edx, DWORD PTR seq[rip]
    cmp ecx, edx
    jne .L3
    rep ret

这在我看来是正确的。

然而，将数据更改为int而不是std::atomic:

extern std::atomic<unsigned> seq;
extern int data;
int reader() {
    int data_copy;
    unsigned seq0;
    unsigned seq1;
    do {
        seq0 = seq.load(std::memory_order_acquire);
        data_copy = data;
        std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
        seq1 = seq.load(std::memory_order_relaxed);
    } while (seq0 != seq1);
    return data_copy;
}

产生这个：

_Z6readerv:
    mov eax, DWORD PTR data[rip]
.L3:
    mov ecx, DWORD PTR seq[rip]
    mov edx, DWORD PTR seq[rip]
    cmp ecx, edx
    jne .L3
    rep ret

那到底发生了什么？

我已经在gcc bugzilla上发布了这个消息，他们已经确认它是一个bug。

MEM别名集-1(alias_set_MEMORY_BARRIER(被认为是为了防止这种情况，但是PRE不知道这个特殊的属性(它应该"杀死"所有的裁判穿过它(。

看起来gcc wiki有一个很好的页面。

一般来说，发布是下沉代码的障碍，获取是提升代码的障碍。

为什么此代码仍然被破坏

根据本文，我的代码仍然不正确，因为它引入了数据竞赛。即使打了补丁的gcc生成了正确的代码，如果不将其封装在std::atomic中，那么访问data仍然是不合适的。原因是数据竞赛是未定义的行为，即使由此产生的计算被丢弃。

AdamH.Peterson提供的一个例子：

int foo(unsigned x) {
    if (x < 10) {
        /* some calculations that spill all the 
           registers so x has to be reloaded below */
        switch (x) {
        case 0:
            return 5;
        case 1:
            return 10;
        // ...
        case 9:
            return 43;
        }
    }
    return 0;
}

在这里，编译器可能会优化到跳转表的切换，并且由于上面的if语句，可以避免范围检查。然而，如果数据竞赛不是未定义的行为，则需要进行第二次范围检查。