《C++并发编程实战（第2版）》std::memory_order_relaxed示例正确性疑问

先贴出《C++并发编程实战（第2版）》5.6节的核心示例代码（简化版）：

#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic<int> x{0}, y{0};
std::atomic<int> r1{0}, r2{0};

void thread1() {
    r1 = y.load(std::memory_order_relaxed); // 读y
    x.store(5, std::memory_order_relaxed);  // 写x
}

void thread2() {
    r2 = x.load(std::memory_order_relaxed); // 读x
    y.store(4, std::memory_order_relaxed);  // 写y
}

书中提到的一种合法输出对应你描述的“线程1写x=5时读到y值、线程2写y=4时读到x值”的矛盾场景（你可能记错了初始值或变量值，但核心逻辑一致）。

核心特性：std::memory_order_relaxed的本质 #

std::memory_order_relaxed是C++内存模型中最弱的原子操作语义，仅保证操作本身的原子性，没有任何线程间的内存序约束：

• 编译器或CPU可以对单个线程内的relaxed原子操作随意重排（只要不破坏单线程的逻辑正确性）；
• 不建立线程间的happens-before关系；
• 一个线程的relaxed操作结果，对其他线程的可见性是异步且无顺序保证的。

为何“矛盾”输出合法 #

你提到的看似逻辑冲突的输出，是两个因素共同作用的结果：

1. 指令重排：比如线程1的代码逻辑是先读y再写x，但编译器/CPU可能将其重排为先写x再读y；线程2的逻辑是先读x再写y，实际执行时被重排为先写y再读x。由于relaxed不禁止这种重排，完全符合C++标准。
2. 缓存异步同步：多CPU核心各自拥有独立缓存，relaxed原子操作的结果不会立即同步到所有核心。线程1读到的y值可能是线程2已经写入但还未同步到线程1核心缓存的最新值，反之亦然。

为何Windows 10环境下测不到该结果 #

Windows主流的x86/x64架构属于强内存模型，对指令重排的限制远多于ARM、PowerPC等弱内存模型架构：

• x86/x64默认禁止写操作重排到读操作之前，也禁止读操作重排到写操作之后（针对不同内存地址的操作）；
• x86/x64的原子操作默认带有类似acquire/release的部分约束，进一步缩小了relaxed操作的重排空间。

因此在x86/x64平台上，这种极端输出的出现概率极低，几乎无法复现。如果要验证，建议在弱内存模型的架构（如ARM）上测试，或者通过编译器的高优化选项（如-O3）放大重排概率。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者coneco