C++11顺序一致性内存序是否禁止存储缓冲区Litmus测试出现r1、r2均为0的结果？

// 初始状态
std::atomic<int> x(0), y(0);

// 线程1                // 线程2
x.store(1);           y.store(1);
auto r1 = y.load();   auto r2 = x.load();

结论 #

在所有操作均使用memory_order_seq_cst（std::atomic默认内存序）的前提下，不可能出现r1和r2同时为0的情况，该结果是被C++内存模型明确禁止的。

规则推导过程 #

你提到的memory_order_seq_cst的全局全序规则，刚好就是禁止这个结果的核心约束：
所有标记为memory_order_seq_cst的操作，必须存在一个所有线程都观测一致的全局总执行顺序，我们可以基于这个总序做推导：
两个写操作x.store(1)（记为Sx）和y.store(1)（记为Sy）在全局总序里必然有先后关系，只会出现两种可能：

1. 全局总序中Sx执行在Sy之前：
   线程2的执行顺序是先执行Sy，再执行x.load()（记为Lx），因此Lx在全局总序中的位置一定晚于Sy，也就晚于Sx。SC加载要求能看到全局总序中排在它之前的所有对该变量的修改，因此Lx必然读到x=1，r2不可能为0。
2. 全局总序中Sy执行在Sx之前：
   同理，线程1的y.load()（记为Ly）在全局总序中的位置晚于Sx，也就晚于Sy，因此Ly必然读到y=1，r1不可能为0。

两种场景下都不可能出现r1、r2同时为0的结果，所以该结果被明确禁止。

补充说明 #

如果把操作的内存序换成memory_order_release（存储）+memory_order_acquire（加载），那么r1和r2同时为0的结果是被允许的。因为acquire-release语义没有要求不同线程对无关变量的写操作存在全局一致的顺序，两个线程的写操作可以都晚于对方的读操作，从而出现都读到初始值0的情况，这也正是memory_order_seq_cst和acquire-release语义的核心差异之一。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zanmato