volatile 和 mutex 是否确保 C++ 中的内存排序？

如何解决volatile 和 mutex 是否确保 C++ 中的内存排序？

假设我有两个变量：

const date = new Date();
const days = (new Date(date.getFullYear(),date.getMonth() + 1,0)).getDate();
console.log(days)

它们在两个线程之间共享。现在在第一个线程中，我按以下顺序修改这些变量：

volatile int a = 0;
int b = 0;

在我做的第二个线程中：

a = 1;
b = 2;

是否可以保证第二个线程永远不会失败？这意味着第二个线程以与第一个线程写入的顺序相同的顺序读取 while (true) { if (b == 2) assert(a == 1); } 和 a 的写入值？

如您所见，我使 b 易失性和 a 非易失性。所以我的问题是 volatile 修饰符是否对内存写入的顺序有任何保证？如果我让 b 也b 会改善情况吗？

或者保证顺序的唯一方法是对volatile和std::atomic<int>都使用a？

b 怎么样？如果我通过两个线程上的单个共享互斥锁保护两个变量并使用非易失性变量，它是否有助于内存排序？ IE。如果我下一步（std::mutex 和 a 都是非易失性的）：

b

上述对非易失性 int a = 0,b = 0; // shared std::mutex m; // shared // .... In Thread 1 .... { std::unique_lock<std::mutex> l(m); a = 1; b = 2; } // .... In Thread 2 .... while (true) { std::unique_lock<std::mutex> l(m); assert(a == 0 && b == 0 || a == 1 && b == 2); } 和 a 变量使用互斥锁的解决方案是否保证断言永远不会失败，这意味着 b 和 a 都是 0 或设置同时更正值 1 和 2？有时会发生在释放互斥锁后，b 和 a 不能为其他线程和 CPU 内核的 1 和 2 吗？例如，b 的 a 写入延迟，然后其他核心看到 a 等于 0 且 a 等于 2，这种情况会发生吗？

即互斥量是否保证内存顺序并缓存内核之间的传播？也许获取/释放互斥量会刷新缓存或使用其他一些内存排序技术？

或者我必须对所有共享变量使用 b？

解决方法

是否可以保证第二个线程永远不会失败？意思是 第二个线程以相同的顺序读取 a 和 b 的写入值 它们是由第一个线程编写的？

不，事实上，根本没有任何保证。从一个线程不同步地写入（非原子）变量并从另一个线程读取它们调用未定义行为，这意味着就编译器而言，任何事情都可能发生，因为程序坏了。

所以我的问题是 volatile 修饰符是否对订单有任何保证 内存写入？

在处理多线程时需要注意两种重新排序：

1. 在编译时由编译器的优化器重新排序指令。 （例如，它可能会将您的代码更改为 b = 2; a = 1;，作为提高程序效率的一部分，因为在“as-if”规则下允许这样做）
2. 在运行时由 CPU 的指令解码器即时重新排序生成的操作码（也是出于性能原因）。

volatile 关键字可以帮助您处理类型 (1)，但它不能（或至少不能）对类型 (2) 做任何事情，因此它最终不足以用于使多线程程序正常工作。 volatile 也根本无法帮助您解决缓存一致性问题。对于多线程，您需要比 volatile 所能提供的更强大的魔法（这是有道理的，因为 volatile 从未打算成为多线程构造——它旨在用于更简单的用例，例如读取内存——映射的设备寄存器）

或者保证顺序的唯一方法是对两者都使用 std::atomic a和b？ std::mutex 呢？

这两种方法中的任何一种都应该足以获得您正在寻找的写入顺序保证。不过，只有互斥锁可以提供更通用的一致性保证（见下文）。

互斥量是否保证内核之间的内存顺序和缓存传播？

是的——只要每个线程在读取或写入共享变量之前锁定互斥锁（并在之后解锁互斥锁），那么每个线程都会以一致/一致的方式看到共享变量状态。内存顺序和缓存更新传播问题都将由互斥锁实现为您处理（假设互斥锁实现没有错误，这是目前可靠的假设）

或者我必须对所有共享变量使用 std::atomic ？

std::atomic 可以工作，虽然它只保证内存写入顺序；如果您还需要非平凡的一致性保证，它就无济于事。例如，如果线程 A 需要设置两个或更多变量，并且您需要保证线程 B 要么“看到”所有这些设置，要么看不到任何设置（并且永远不会看到只有其中一些设置的临时状态）设置），那么您将需要使用互斥锁。