为何C++标准库shared_ptr递减原子引用计数使用acq_rel内存序？

为什么递增用relaxed内存序？ #

• 引用计数递增的核心需求只是保证计数本身的原子性，不需要同步其他内存状态。当拷贝shared_ptr时，控制块里的对象指针、析构函数等关键数据在创建时就已经完全初始化，新的shared_ptr实例不需要通过递增计数来同步这些数据。
• relaxed是最轻量级的内存序，不会插入任何内存屏障，仅保证原子操作的正确性，能最大化提升高频拷贝操作的性能。

为什么递减用acq_rel内存序？ #

• 递减操作的核心风险是计数归零时要销毁对象和控制块，这时候必须满足两个同步要求：
  1. acquire语义：确保当前线程中所有对共享对象的读写操作，在执行销毁动作前都已完成并可见，避免销毁时对象仍被使用。
  2. release语义：确保计数递减到0的结果能被其他线程及时看到，防止其他线程访问已销毁对象，同时避免多线程重复触发销毁逻辑（双重释放）。
• acq_rel内存序同时满足这两个需求，既保证当前线程操作的完成性，又保证计数状态的全局可见性。

为什么不采用“递增release、递减acquire”的组合？ #

• 递增用release完全冗余：release语义会强制后续内存操作不能重排到递增之前，但拷贝shared_ptr后的操作（比如访问对象）根本不需要这种强约束——控制块的初始化早于任何拷贝操作，release只会额外插入内存屏障，徒增性能开销。
• 递减用acquire不足以保证安全：acquire仅能保证当前线程看到之前的操作，但无法确保其他线程及时感知计数变为0的状态。多线程同时递减时，可能出现多个线程都认为自己是最后持有者，重复执行销毁逻辑，引发未定义行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者meisel