多Release与单Acquire场景下内存序的判定及断言有效性疑问

示例代码 #

#include <atomic>
#include <thread>
#include <cassert>
#include <memory>

int i = 0;
std::atomic_int a{0};

int main()
{
    std::thread thr1{[]
    {
        i = 1; // A
        a.store(1, std::memory_order::release); // B
    }};
    std::thread thr2{[]
    {
        while (a.load(std::memory_order::relaxed) != 1); // C
        a.store(2, std::memory_order::release); // D
    }};
    std::thread thr3{[]
    {
        while (a.load(std::memory_order::acquire) != 2); // E
        assert(i == 1); // F
        
    }};
    thr1.join();
    thr2.join();
    thr3.join();
}

你的理解完全正确 #

断言确实可能成功也可能失败，行为未定义，具体原因如下：

1. 先行发生关系的局限性 #

已确定的先行发生（happens-before）关系仅存在于：

• 线程1内部：A（写入i=1）→ B（release语义存储a=1）
• 线程2内部：C（relaxed语义加载a）→ D（release语义存储a=2）
• 线程3内部：E（acquire语义加载a=2）→ F（断言i==1）
• 跨线程：D与E之间存在release-acquire同步，因此D→E属于先行发生关系

但B与C之间不存在任何同步关系：C是relaxed加载，这类操作不提供跨线程的先行发生保证，即便线程2的C读到了线程1的B写入的1，也无法推导出B→C的先行发生关系，线程1中A对i的写入无法同步到线程2。

2. 释放序列规则不适用 #

关于release-acquire同步的扩展规则（释放序列后续值的同步）要求：后续操作必须是**读-改-写（RMW）**操作（如fetch_add、compare_exchange_strong等）。而线程2的D是单纯的store操作，不属于RMW，因此B到D构不成释放序列，该规则无法生效。

线程3的E仅能保证看到线程2中D之前的操作，无法通过D传递线程1中A的写入，因此执行F时i可能仍为初始值0，断言可能触发失败。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Denis