GCC 4.7.3内置原子函数是否会自动添加必要内存屏障？

首先直接给你结论：你完全可以依赖GCC 4.7.3自动为__ATOMIC_SEQ_CST内存模型的原子操作添加必要的内存屏障或生成符合语义的指令，不需要手动添加额外的屏障。你没看到mfence是因为x86平台的硬件内存特性让部分操作不需要显式屏障，下面详细解释：

1. x86平台的硬件内存模型（TSO）特性 #

x86处理器遵循**Total Store Order（TSO）**内存模型，它本身就提供了较强的内存顺序保证：

• 同类型操作（加载-加载、存储-存储）不会重排
• 存储操作不会重排到更早的加载操作之前
• 仅允许加载操作重排到更早的、针对不同地址的存储操作之后

而__ATOMIC_SEQ_CST要求所有原子操作形成一个单一的全局执行顺序，在x86平台上，大部分情况下不需要全内存屏障（比如mfence）就能满足这个要求：

• 对于__atomic_load_n（原子加载）：普通的mov指令就已经符合__ATOMIC_SEQ_CST的语义，因为TSO模型保证加载操作的顺序性足够强，不需要额外屏障
• 对于__atomic_store_n（原子存储）：GCC会生成mov + mfence组合，或者使用lock xchg指令（lock前缀本身隐含全内存屏障效果），这时候你就能看到对应的屏障指令
• 对于__atomic_exchange_n、__atomic_compare_exchange_n等带lock前缀的操作：lock前缀已经自带全内存屏障，所以不需要额外的mfence

2. GCC 4.7.3对内置原子函数的实现保证 #

根据GCC 4.7的官方文档，其内置的__atomic_*系列函数是严格按照C++11内存模型语义实现的，针对不同目标平台（比如x86）会自动选择最优的指令和屏障组合，来满足指定的内存模型要求。你不需要手动干预——编译器会处理好底层的内存顺序细节。

3. 为什么你的示例没看到mfence？ #

如果你的测试代码只用到了__atomic_load_n，那没看到mfence是完全正常的，因为x86的加载操作不需要它。你可以试试写一个包含__atomic_store_n（使用__ATOMIC_SEQ_CST）的示例，编译后查看汇编，应该就能看到mfence或者带lock前缀的指令。

另外要注意：GCC的优化不会破坏原子操作的语义，即使开启了-O2等优化级别，编译器也不会移除必要的内存屏障或指令。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user827046