QEMU为何同时使用__atomic_thread_fence()与barrier()？是否冗余？

问题背景 #

QEMU的atomic.h文件里有这些宏定义：

#define smp_mb()                     ({ barrier(); __atomic_thread_fence(__ATOMIC_SEQ_CST); })
#define smp_mb_release()             ({ barrier(); __atomic_thread_fence(__ATOMIC_RELEASE); })
#define smp_mb_acquire()             ({ barrier(); __atomic_thread_fence(__ATOMIC_ACQUIRE); })

代码里的注释专门解释了要加编译器屏障barrier()的原因：

/* Manual memory barriers
*
*__atomic_thread_fence does not include a compiler barrier; instead,

• the barrier is part of __atomic_load/__atomic_store's "volatile-like"
• semantics. If smp_wmb() is a no-op, absence of the barrier means that
• the compiler is free to reorder stores on each side of the barrier.
• Add one here, and similarly in smp_rmb() and smp_read_barrier_depends().
  */

但查阅资料发现，__atomic_thread_fence本身就同时具备编译器屏障和CPU屏障的功能——不管是GCC官方文档还是cppreference，都没说它只是CPU屏障，甚至有明确回答确认这一点。于是就有了疑问：上面宏定义里的barrier()是不是多余的？

解答：barrier()并非冗余 #

虽然从标准语义上来说，__atomic_thread_fence确实同时约束编译器和CPU的内存访问重排，但QEMU里额外加barrier()是出于实际工程中的兼容和特殊场景考虑：

• 旧版编译器兼容：早期GCC版本对__atomic_thread_fence的编译器屏障语义可能有实现漏洞，或者没完全遵循标准。QEMU需要适配多种编译环境，保留barrier()能避免旧编译器下出现编译器乱序的问题。
• 架构特例场景：注释里提到的smp_wmb()是无操作（no-op）的情况，有些架构下CPU层面的内存屏障指令是多余的，但编译器仍可能随意重排内存访问。这时候单独的barrier()能确保编译器不乱序，而__atomic_thread_fence在这类场景下可能无法完全约束编译器。
• 代码一致性：QEMU里其他内存屏障宏（比如smp_rmb()、smp_read_barrier_depends()）都加了barrier()，统一的实现风格能减少维护时的混淆，避免因宏定义不一致引发bug。

说白了，标准里__atomic_thread_fence已经包含编译器屏障，但QEMU的额外barrier()是为了覆盖标准之外的兼容场景和架构特例，并不是多余的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者rayx