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C++內(nèi)存序memory_order的具體操作

更新時(shí)間：2025年07月11日 10:12:19 作者：Damon_X

C++原子操作提供6種內(nèi)存序,用于控制多線程內(nèi)存重排序,確保并發(fā)正確性,下面就來(lái)具體介紹一下,感興趣的可以了解一下

所有內(nèi)存序（memory_order）

C++ 中 std::memory_order 的 6 種選項(xiàng)如下：

枚舉值	中文名	簡(jiǎn)要說(shuō)明
memory_order_relaxed	放松序	不保證任何順序，只保證原子性
memory_order_consume	消費(fèi)序（已廢棄趨勢(shì)）	數(shù)據(jù)依賴同步，僅限依賴關(guān)系（不推薦使用）
memory_order_acquire	獲取序	保證本線程之后的操作不會(huì)被重排到原子操作前
memory_order_release	釋放序	保證本線程之前的操作不會(huì)被重排到原子操作后
memory_order_acq_rel	獲取 + 釋放序	同時(shí)保證 acquire + release 的效果，適用于 read-modify-write 操作
memory_order_seq_cst	順序一致性（默認(rèn)）	最強(qiáng)的保證：所有線程中看起來(lái)像是全局有序執(zhí)行

簡(jiǎn)明圖解理解（線程內(nèi)操作順序）

relaxed: 無(wú)序（性能最好，但易出錯(cuò)）
acquire: 不能把后面的操作移到前面
release: 不能把前面的操作移到后面
acq_rel: 二者兼具
seq_cst: 所有線程觀察到的執(zhí)行順序一致

常見(jiàn)用法示例對(duì)比

默認(rèn)順序一致性memory_order_seq_cst

#include <atomic>

std::atomic<int> x{0};  // 初始化為 0
x.store(10);                  // store (默認(rèn) seq_cst)
int v = x.load();             // load (默認(rèn) seq_cst)

順序一致性：多線程中所有原子操作全局有序，易于理解但開銷較大。

放松序 memory_order_relaxed

#include <atomic>

std::atomic<int> x{0};  // 初始化為 0
// 線程 A
x.store(10, std::memory_order_relaxed);  // 原子寫，不保證順序

// 線程 B
int value = x.load(std::memory_order_relaxed);  // 原子讀，不保證看到更新

獲取 / 釋放語(yǔ)義：典型鎖實(shí)現(xiàn)方式

#include <atomic>

std::atomic<bool> flag{false};  // 默認(rèn)未設(shè)置

// 線程 A：寫線程
data = 123;  // 假設(shè) data 是共享變量
flag.store(true, std::memory_order_release);  // 發(fā)布 data 已準(zhǔn)備好

// 線程 B：讀線程
if (flag.load(std::memory_order_acquire)) {
    // 這里看到 flag == true
    // 根據(jù) acquire 語(yǔ)義：保證看到的 data = 123
    std::cout << data << std::endl;
}

這就是經(jīng)典的 “寫線程 release，讀線程 acquire” 搭配，確保讀線程看到完整寫入的數(shù)據(jù)。

atomic_flag使用場(chǎng)景建議的 memory_order

操作類型	推薦的 memory_order
flag.test_and_set	std::memory_order_acquire
flag.clear	std::memory_order_release

小結(jié)

序名	用途	是否有序	性能	說(shuō)明
relaxed	最快的，不同步	?	??????	僅原子性，無(wú)順序
acquire	用于加鎖	?(后有序)	????	加鎖讀
release	用于解鎖	?(前有序)	????	解鎖寫
acq_rel	讀寫同時(shí)	?	??	用于 fetch_add 等
seq_cst	最強(qiáng)順序保證	???	??	默認(rèn)值，全局有序
consume	基本棄用	?	?	不推薦