C++11标准原子库内存顺序memory_order_consume与memory_order_acquire的差异示例
贺志国
在C++11标准原子库中，大多数函数接收一个memory_order参数：
enum memory_order {memory_order_relaxed,memory_order_consume,memory_order_acquire,memory_order_release,memory_order_acq_rel,memory_order_seq_cst
};
上述枚举变量虽然有六个选项，但仅代表三种内存模型：
（1）顺序一致性(sequentially consistent，即memory_order_seq_cst)
（2）获取-释放序(memory_order_consume, memory_order_acquire, memory_order_release、memory_order_acq_rel)
（3）自由序(或者叫松弛充，memory_order_relaxed)。
除非为特定的操作指定一个内在顺序选项，内存顺序默认都是memory_order_seq_cst。
memory_order_consume和memory_order_acquire都为了同一个目的：帮助非原子信息在线程间安全的传递。就像获取操作（memory_order_acquire）一样，消费操作（memory_order_consume）必须与另一个线程的释放操作（memory_order_acquire）一起使用。它们的差异在于：memory_order_acquire保证配对使用的 memory_order_release操作之前的所有原子和非原子的写入操作有效，但memory_order_consume仅保证配对使用的 memory_order_release操作之前的所有原子的写入操作有效。
下面使用一个示例来说明：
示例代码如下：
#include <atomic>
#include <cassert>
#include <iostream>
#include <thread>int a;
std::atomic<bool> flag;void Write() {a = 1;flag.store(true, std::memory_order_release);
}void Read() {// std::memory_order_acquire保证// flag.store(true, std::memory_order_release);// 之前的a = 1; 一定会先执行，但// std::memory_order_consume，std::memory_order_relaxed// 无法保证这点// 注意：// X86平台上无内存顺序的差别，任何内存顺序断言都会成功// 但在ARM平台上，如果使用// std::memory_order_consume，std::memory_order_relaxed，// 断言可能失败。while (!flag.load(std::memory_order_acquire)) {std::this_thread::yield();}std::cout << "a must be 1.\n";assert(1 == a);
}int main() {a = 0;flag = false;std::thread write_thread(Write);std::thread read_thread(Read);write_thread.join();read_thread.join();return 0;
}CMake构建文件如下：
cmake_minimum_required(VERSION 3.0.0)
project(memory_order VERSION 0.1.0)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)add_executable(${PROJECT_NAME} ${PROJECT_NAME}.cpp)find_package(Threads REQUIRED)
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} ${CMAKE_THREAD_LIBS_INIT})include(CTest)
enable_testing()
set(CPACK_PROJECT_NAME ${PROJECT_NAME})
set(CPACK_PROJECT_VERSION ${PROJECT_VERSION})
include(CPack)运行结果如下：
./memory_order
a must be 1.
注意：memory_order_consume这个内存序非常特殊，主流编译器直接将它当成memory_order_acquire处理。“C++ Concurrency In Action”（第二版，2019）一书作者认为memory_order_consume不应该出现在实际的代码中，即使在C++17中也不推荐使用。
