从C++标准视角：后申请自旋锁的线程先获锁且时间戳更晚是否合法？

首先看给出的C++自旋锁代码：

#include <iostream>
#include <atomic>
#include <thread>

struct SpinLock{
   std::atomic<bool>  state;
   void lock(){
      bool expected = false;
      while(!state.compare_exchange_strong(expected,true,std::memory_order::acquire,std::memory_order::relaxed)){
        expected = false;
      }
   }
   void unlock(){
      state.store(false,std::memory_order::release);
   }
};
int main(){
    auto spin_lock = SpinLock{false};
    int i = 0;
    std::thread t1([&](){
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        spin_lock.lock();
        auto time_stamp = std::time(nullptr);
        std::cout<<"t1 " <<time_stamp <<"   "<< i<<"\n"; // #1
        spin_lock.unlock();
    });
    std::thread t2([&](){
        spin_lock.lock();
        i = 1;
        auto time_stamp = std::time(nullptr);
        std::cout<<"t2 " <<time_stamp<<"   "<< i<<"\n"; // #2
        spin_lock.unlock();
    });
    t1.join();
    t2.join();
}

用户提出的疑问是：是否存在符合C++标准的情况，使得输出为：

t1 1729172229 0
t2 1729172228 1

结论：该输出完全符合C++标准 #

原因如下：

• C++内存模型不绑定真实物理时间：标准只定义了操作间的同步关系、修改顺序，不要求代码的执行顺序和物理时间严格对应。
• 锁的获取顺序与时间戳读取顺序无关：
  当#1读取到i=0时，说明t1的CAS操作（lock中的compare_exchange_strong）在原子变量state的修改顺序中早于t2的CAS——也就是t1先抢占到了锁。此时t2还在自旋等待锁，它对i=1的写入还没执行，所以t1读取到i的初始值0是合理的。
  但t2的std::time(nullptr)调用完全可以在t1睡眠的1秒内就执行：t2启动后立刻进入lock循环，在自旋等待锁的过程中，可能早于t1醒来的时间就执行了时间戳读取（只是因为没拿到锁，后续的打印操作被延迟到t1解锁后才完成）。这就导致t2的时间戳数值更小（更早），但打印顺序在t1之后。
• 同步关系的约束范围：自旋锁的acquire/release语义只约束锁保护的临界区内的操作（比如t1的i读取、t2的i写入），但std::time的调用不在临界区的依赖链中，不受锁的同步关系约束，因此它的执行时间可以和锁的获取顺序脱节。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xmh0511