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C++中memory_order_relaxed的使用及其相关问题。memory_order_relaxed允许对其他位置访问的可见性进行任意重新排序，提供了高效的控制和可扩展性，但也存在Out of Thin Air（OOTA）和Read From Untaken Branch（RFUB）等问题。许多常见的memory_order_relaxed使用模式在严格的C++20中是正确的，但某些情况下可能需要更加谨慎的处理。建议在已知的正确模式下使用memory_order_relaxed，以避免潜在的不确定行为。

AI总结

以下是对文档内容的中文总结，语言简洁明了，重点突出核心观点和关键信息：

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### **关于 `memory_order_relaxed` 的关键点**

1. **基本概念**
- `memory_order_relaxed` 允许对其他位置的访问进行任意可见性重排序。
- 默认情况下，C++ 的原子操作是顺序一致的，但这种一致性在弱序架构（如 ARM 和 Power）上可能会带来额外开销。

2. **潜在问题**
- **Out-of-Thin-Air (OOTA)** 和 **Read-from-Untaken-Branch (RFUB)**：这些问题可能导致未定义行为，目前仍然是研究热点。
- Java 等语言在类似问题上已有 20 多年的研究，但仍未完全解决。
- 近年来有所进展，例如区分 OOTA 和简单重排序，但仍需 lebihIGINALity 和架构支持。

3. **安全性与使用建议**
- `memory_order_relaxed` 的使用需要谨慎，仅在已知可靠的模式下使用。
- 在严格的 C++20 标准下，许多常见的 `memory_order_relaxed` 使用模式是正确的，但某些模式仍需Further clarification。
- “完全安全”指在严格 C++20 下正确，无需模糊表述，且未执行的代码不会引发 RFUB 行为。

4. **当前研究与解决方案**
- 提案建议引入 `memory_order_load_store` 以进一步完善 `memory_order_relaxed` 的定义。
- 当前的解决方案在一些架构（如 ARM）上可能会引入额外开销。
- 研究包括如何避免 OOTA 和 RFUB，以及如何通过模式分类实现更高效的内存顺序控制。

5. **总结**
- `memory_order_relaxed` 提供了高效和可扩展的原子操作，但需要注意其局限性。
- 正确使用模式是关键，许多常见模式在严格 C++20 下是安全的。
- 研究仍在进行中，以期更好地定义和使用 `memory_order_relaxed`。

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以上总结涵盖了文档的核心内容，逻辑清晰，重点突出，语言简洁。