std::memory_order_acq_rel中间RMW操作对释放序列的影响及同步疑问

已知前提：当中间读改写（RMW）操作使用std::memory_order_release时，执行最终acquire-load的线程会与释放序列中的所有线程同步；若使用std::memory_order_relaxed则不会同步。

针对提出的疑问，逐一解答如下：

1. 中间RMW使用std::memory_order_acq_rel的结果 #

std::memory_order_acq_rel是兼具acquire和release语义的内存顺序，用于RMW操作时既不会中断释放序列，还能建立双向同步关系：

• 它的acquire语义确保当前线程的后续内存操作不会被重排到这个RMW的load部分之前，且能感知到所有先前对该原子变量的释放操作（包括release-store、release-RMW、其他acq_rel-RMW）的副作用；
• 它的release语义确保当前线程的先前内存操作不会被重排到这个RMW的store部分之后，且自身会成为释放序列的有效延续。

2. 使用acq_rel-RMW的线程是否会与序列中所有先前的release-store/release-RMW同步？ #

是的。acq_rel-RMW的acquire特性会让它与序列中所有在它之前的释放操作（初始release-store、更早的release-RMW或acq_rel-RMW）建立同步-先行关系：线程执行acq_rel-RMW时，相当于完成了一次acquire-load，能获取前面所有释放操作带来的内存可见性，且自身后续操作不会提前到这个RMW之前。

同时，它的release特性会让它成为释放序列的一部分，不会中断序列的连续性。

3. 最终执行acquire-load的线程是否仍会与序列中所有release-store/release-RMW/acq_rel-RMW的线程同步？ #

完全可以。根据C++内存模型的释放序列规则：只要对同一个原子变量的操作属于释放序列（包含release语义的操作都算，acq_rel-RMW的store部分具备release语义），最终的acquire-load只要能看到这个序列中的任意一个操作，就会与整个序列中所有执行释放操作的线程（包括初始release-store、release-RMW、acq_rel-RMW的线程）建立同步关系。

4. 所有中间操作均为acq_rel-RMW，是否意味着参与释放序列的所有线程基本遵循seq_cst顺序？ #

不等于。std::memory_order_seq_cst的核心是全局统一的执行总序：所有seq_cst操作在所有线程看来都有一致的先后顺序，且seq_cst的load会等待所有之前的seq_cst操作完成，保证全局顺序一致性。

而全acq_rel-RMW的释放序列，仅保证每个RMW与前后操作的acquire/release同步，不保证所有线程看到的这些RMW的执行顺序完全一致。举个例子：线程A做release-store，线程B、C分别对同一原子变量做acq_rel-RMW，线程D做acquire-load。B和C的RMW操作在不同线程眼中可能顺序不同，但D依然能同步A、B、C；但如果是seq_cst操作，B和C的RMW会有全局唯一的顺序，所有线程都认可这个顺序。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Stephen Guzik