C++20中带seq-cst栅栏的原子操作可见性疑问

C++17的明确规则 #

C++17标准32.4 [atomics.order]第6段规定：

针对原子对象M的原子操作A（修改M）和B（读取M的值），若存在memory_order::seq_cst栅栏X、Y，使得A先于X执行，Y先于B执行，且X在全序S中先于Y，则B会观察到A的修改效果或M修改顺序中更晚的修改。

以经典StoreLoad重排测试为例：

// Thread 1
a.store(1, std::memory_order_relaxed);
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_seq_cst); // F1
b.load(std::memory_order_relaxed);

// Thread 2
b.store(1, std::memory_order_relaxed);
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_seq_cst); // F2
a.load(std::memory_order_relaxed);

如果F1在全序S中先于F2，线程2的a.load()必然能观察到线程1的a.store(1)；反之若F2先于F1，线程1的b.load()也能观察到线程2的b.store(1)。这个规则直接把栅栏的全序关系和原子操作的可见性绑定，逻辑清晰。

C++20的定义困惑 #

C20通过P0668R5重写了相关段落，引入了coherence-ordered和seq-cst操作全序S的约束。但这里的疑问在于：新定义以A和B处于coherence-ordered为前提，而coherence-ordered本身要求B观察到A写入的值——这看起来像是把「可见性」当成了前提，而非规则要保证的结果，完全不像C17那样直接说明栅栏如何确保可见性。

解惑：C++20的逻辑闭环 #

你没遗漏关键信息，C20只是换了表述逻辑，最终保证和C17完全一致：

1. 所有seq-cst栅栏（以及seq-cst原子操作）都属于全局一致的全序S。
2. 线程内的操作顺序会约束coherence order与全序S的关系：线程1中a.store先于F1执行，那么a.store在coherence order中的位置必须早于F1在S中的位置；同理，线程2中F2先于a.load执行，F2在S中的位置必须早于a.load在coherence order中的位置。
3. 当F1在S中先于F2时，结合上述约束，a.store的coherence order位置必然早于a.load的位置。而coherence order要求读取操作必须观察到自身之前的最后一次写入，所以a.load必然能看到a.store(1)或更晚的写入——这和C++17的保证完全等价。

简单说，C20是通过「线程内顺序绑定全局S顺序」+「coherence order的读写规则」间接实现可见性保证，而非像C17那样直接描述栅栏的作用，但最终效果完全一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mpoeter