获取释放内存顺序与顺序一致性不同的实际示例是什么？

Question

显然，顺序一致原子操作的有效可观察行为与有效C++程序中仅获取发布的操作不同。定义在C++标准中给出(从C++11开始)或在此给出。

然而，我从未遇到过一个真实世界中的算法或数据结构示例，其中获取发布语义不足，需要顺序一致性。

什么是现实世界算法或数据结构的实用示例，其中需要顺序一致性，而获取释放内存顺序是不够的？

注意，即使是std::mutex也不能保证序列一致性。

Answer 1

Peterson的算法是一个需要序列一致性的例子。

在互斥之前的日子里，该算法被用来让单个线程访问受保护的区域。该算法只适用于2个线程，每个线程管理一个表示访问保护区意图的标志。如果双方都在(大约)同一时间设置了标志，双方都会后退并重试。真正的算法更先进，因为它使用"turn"标志来管理公平访问，但为了显示seq/cst和acq/rel之间的差异，这是不必要的。

下面是Peterson算法的一个易于编译的简化版本，它实际上表明，如果使用比序列一致性弱的东西，算法就会被破坏。有趣的是，这在X86上是收支平衡的，因为该平台允许重新排序存储加载
存储加载重新排序的问题是，两个线程都可能通过将其me标志设置为true来表达其访问受保护区域的意图，而同时都从him标志读取false(因为该值尚未传播到两个线程)并进入受保护区域。这在顺序一致性的情况下是不可能的。

使用gcc，我必须使用-O3优化进行编译，才能激发assert，而使用clang则不是必需的。两个编译器都使用不同的方法来实现顺序一致性。

#include <thread>
#include <atomic>
#include <assert.h>
std::atomic<bool> flag1{false};
std::atomic<bool> flag2{false};
std::atomic<int> counter{0};
// Change these to memory_order_seq_cst to fix the algorithm
static const auto store_ordering = std::memory_order_release;
static const auto load_ordering  = std::memory_order_acquire;
void busy(int n)
{
auto &me  = (n==1) ? flag1 : flag2;
auto &him = (n==1) ? flag2 : flag1;
for (;;)
{
for (;;)
{
me.store(true, store_ordering);
if (him.load(load_ordering) == false)
{
// got the 'lock'
break;
}
// retention, no wait period -> busy loop
me.store(false, store_ordering);
}
int tmp = counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
assert(tmp == 0);
/*
* critical area
*/
tmp = counter.fetch_sub(1, std::memory_order_relaxed);
assert(tmp == 1);
me.store(false, store_ordering);
}
}

int main()
{
std::thread t1{busy, 1};
std::thread t2{busy, 2};
t1.join();
t2.join();
}