基于原子变量的线程间同步中全局变量读取的正确性疑问

嘿，这个问题问得很接地气，咱们先把你的代码完整整理出来，再一步步拆解分析：

#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic<int> counter = 0; // 默认memory_order_seq_cst
int globalInt1;
int globalInt2;
int globalInt3;

void Wait() { /* 假设这里是不影响同步逻辑的等待操作 */ }

void thread1() {
    globalInt1 = 1;
    --counter;
    Wait();
}

void thread2() {
    globalInt2 = 2;
    --counter;
    Wait();
}

void thread3() {
    globalInt3 = 3;
    --counter;
    Wait();
}

int main() {
    ++counter;
    ++counter;
    ++counter;
    std::thread{ thread1 }.detach();
    std::thread{ thread2 }.detach();
    std::thread{ thread3 }.detach();
    while (counter != 0); // 循环退出后读取globalInt1~3是否正确？
}

你的核心疑问是：main线程等到counter变为0后，能不能确保正确读到globalInt1、globalInt2、globalInt3的赋值结果，还是说只能和最后修改counter的那个线程同步？

答案是：你完全可以在main线程里正确读取到三个全局变量的赋值结果，不会出现只能和最后一个修改counter的线程同步的情况，具体原因如下：

• 首先，std::atomic<int>默认的内存序是memory_order_seq_cst，这种内存序会给所有原子操作强制一个全局总顺序——也就是说，所有线程看到的counter的增减操作顺序是完全一致的，不存在各线程看到不同操作顺序的情况。
• 其次，在每个工作线程内部，globalIntX = X的赋值操作，和对应的--counter原子操作之间存在**happens-before（先行发生）**关系：同一个线程里，按代码顺序执行的操作，前面的操作必然先行发生于后面的操作，再加上memory_order_seq_cst的约束，编译器和CPU都不会对这些操作进行重排序。
• 然后，main线程里的三次++counter操作，先行发生于三个工作线程的启动（因为main线程先执行完所有递增，才创建并启动工作线程）；而只有当三个工作线程的--counter操作全部执行完毕后，counter才会回到0，main线程的循环才会退出。

根据C++内存模型的传递性规则：如果操作A先行发生于B，B先行发生于C，那么A先行发生于C。这里每个globalIntX = X先行发生于对应的--counter，所有--counter又先行发生于main线程看到counter == 0的读取操作，因此每个全局变量的赋值操作，都先行发生于main线程后续对它们的读取操作。这就保证了main线程读取到的一定是三个工作线程赋值后的正确值，不会是未初始化的垃圾值或者旧值。

你担心的“只能和最后修改counter的线程同步”的情况，不会在memory_order_seq_cst的场景下出现——全局总序确保了所有原子操作的顺序都被全局可见，先行发生关系的传递性也覆盖了所有工作线程的赋值操作到main读取的完整路径。

内容来源于stack exchange