memory_order_relaxed是否遵循同一线程内的数据依赖规则？

std::atomic<uint64_t> x;

uint64_t f()
{
    x.store(20, std::memory_order::memory_order_relaxed);
    x.store(10, std::memory_order::memory_order_relaxed);
    return x.load(std::memory_order::memory_order_relaxed);
}

结论 #

函数f不可能返回10以外的值，你担心的同一线程内数据依赖被忽略的情况不会发生。

C++标准的内存模型对所有内存序都有基础约束：同一线程内按程序顺序排列的操作，其先后关系和可见性不受内存序选择的影响，即便是最宽松的std::memory_order_relaxed也不例外。

std::memory_order_relaxed的唯一作用是取消跨线程的同步/顺序约束：它仅保证操作本身的原子性，不需要和其他线程的原子操作做同步对齐。但对于单线程内部对同一个原子变量的访问，规则和非原子变量完全一致：

• 先执行的store(20)一定发生在store(10)之前
• store(10)一定发生在后续的load之前
• 后执行的写操作一定会覆盖之前的写入值，后续读操作必然读到最后一次写入的10

编译器和CPU都不会对同一线程内访问同一变量的操作做会改变执行结果的重排，哪怕使用relaxed内存序也不允许。你担心的顺序混乱只会出现在多线程场景下：比如其他线程同时读取x时，可能观察到x的值是初始值、20或者10，但这不会影响执行f的线程本身的执行结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Joseph Garvin