基础能力系列 - 多线程1 - 内存序

C++11 定义了 6 种原子操作的内存序（memory order） ，用于控制多线程中的可见性和重排序规则。如下是六种内存序的简介、特点和适用场景：

六种内存序一览表

内存序名称	描述 / 特点	是否同步其他线程可见性	是否禁止重排序	使用场景示例
`memory_order_relaxed`	最弱序，无同步，无重排序限制	不同步其他线程	允许重排序	统计计数器、自增编号等
`memory_order_consume`	数据依赖同步（已废弃）	实际等同 acquire	编译器优化误差多	几乎不用
`memory_order_acquire`	获取操作，防止之后操作被重排序到前面	同步前写可见	禁止之后操作重排序	`load` 时读取同步数据
`memory_order_release`	释放操作，防止之前操作被重排序到后面	同步后读可见	禁止之前操作重排序	`store` 时写入同步数据
`memory_order_acq_rel`	同时具有 acquire 和 release 效果	双向同步	全部禁止重排序	常用于 `fetch_add` 等读改写操作
`memory_order_seq_cst`	最强序，全局顺序一致性	所有线程可见	强制全局顺序	多线程安全，易理解但性能最低

实用说明

memory_order_relaxed`

不做任何同步，仅保证原子性。
不保证其他线程看到值变化的顺序。

cpp 复制代码

std::atomic<int> x(0);
x.store(1, std::memory_order_relaxed); // 线程B可能看不到

memory_order_acquire`

常用于 load 操作。
保证：本线程对该变量之后的操作不会被提到它前面。

cpp 复制代码

int data = 0;
std::atomic<bool> ready = false;

// 线程A
data = 42;
ready.store(true, std::memory_order_release);

// 线程B
while (!ready.load(std::memory_order_acquire));
std::cout << data; // 始终能看到 data = 42

memory_order_release`

常用于 store 操作。
保证：本线程在此之前的写入对其他 acquire 线程可见。

memory_order_acq_rel`

用于 读-改-写原子操作 ：如 fetch_add、compare_exchange
保证：在操作前后都不能乱序

cpp 复制代码

counter.fetch_add(1, std::memory_order_acq_rel);

memory_order_seq_cst`

"Sequential Consistency"：最直观的并发语义
保证所有线程看到的修改具有全局一致顺序
对于简单并发程序是最安全选择，但性能可能不理想

memory_order_consume`

理论上只依赖"数据依赖性"，但已在实践中废弃（比如 gcc/clang 实际当作 acquire 处理）

小结

复制代码

     Relaxed < Acquire/Release < Acq_Rel < Seq_Cst
           (低同步/快)          →          (高同步/慢)

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