A Relaxed Guide to memory_order_relaxed

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档探讨了在C++20中使用memory_order_relaxed的内存顺序控制，指出许多常见用法在严格条件下是正确的。文档讨论了如何避免出现未定义行为（RFUB）和OutOfThinAir（OOTA）问题，并提供了已知安全的使用模式。它还总结了不同场景下memory_order_relaxed的安全性，并提出了在特定情况下使用该内存顺序的建议。

AI总结

### 总结

1. **`memory_order_relaxed`的使用挑战**
- `memory_order_relaxed`的使用可能带来难以定义的边界问题（如OOTA和RFUB），目前尚未找到高效的方法对其进行严格定义。
- 尽管如此，许多常见的`memory_order_relaxed`用法在实践中是正确的，但某些情况下难以给出精确的正确性证明。

2. **严格C++20下的安全用法**
- 在严格C++20下，许多`memory_order_relaxed`用法是安全的，例如：
- 原子计数器在所有线程终止后读取（无竞争性写入）。
- 使用原子线程栅栏（`atomic_thread_fence`）提供顺序性保障。
- 单一共享对象的使用场景（无法形成典型的OOTA模式）。

3. **已知安全模式**
- `memory_order_relaxed`应仅在已知安全的模式下使用，避免随机生成代码。
- 一些常见的`memory_order_relaxed`用法是“完全安全”的，但其他重要用法可能需要借助模糊性表述（weasel words）来证明其正确性。

4. **模式分类与安全性**
- 文档总结了多种使用模式，并根据是否适用于严格C++20进行了分类：
- **安全模式**：如单线程访问、共享栅栏、原子引用计数更新等。
- **不安全模式**：如无序访问、双向数据流等，可能需要额外保护。

5. **结论**
- `memory_order_relaxed`在某些场景下是高效且安全的，但其正确性依赖于具体的使用模式和上下文。
- 使用时需谨慎，优先选择已验证的安全模式，并参考相关文献（如Boehm和McKenney的研究）以确保正确性。