Background
很久很久很久以前，CPU忠厚老實(shí)，一條一條指令的執(zhí)行我們給它的程序，規(guī)規(guī)矩矩的進(jìn)行計(jì)算和內(nèi)存的存取。
很久很久以前， CPU學(xué)會(huì)了Out-Of-Order，CPU有了Cache，但一切都工作的很好，就像很久很久很久以前一樣，而且工作效率得到了很大的提高。
很久以前，我們需要多個(gè)CPU一起工作，于是出現(xiàn)了傳說中的SMP系統(tǒng)，每個(gè)CPU都有獨(dú)立的Cache，都會(huì)亂序執(zhí)行，會(huì)打亂內(nèi)存存取順序，于是事情變得復(fù)雜了…… Problem
由于每個(gè)CPU都有自己的Cache，內(nèi)存讀寫不再一定需要真的作內(nèi)存訪問，而是直接從Cache里面操作，同時(shí)CPU可能會(huì)在合適的時(shí)候?qū)τ趦?nèi)存訪問進(jìn)行重新排序以提高效率，在只有一個(gè)CPU的時(shí)候，這很完美。
而當(dāng)有多個(gè)CPU的時(shí)候——

• 從Cache到內(nèi)存的flush操作通常是被延遲的，所以就需要某種方法保證CPU A進(jìn)行的內(nèi)存寫操作真的可以被CPU B讀取到。
• CPU可能會(huì)因?yàn)槟承┰?#xff08;比如某兩個(gè)變量同在一個(gè)Cacheline中）而打亂
  • 實(shí)際內(nèi)存寫入順序
  • 實(shí)際內(nèi)存讀取順序
  所以就需要某種方法保證在需要的時(shí)候
  • 之前的讀寫操作已經(jīng)完成
  • 未來的讀寫操作還沒開始

考慮一個(gè)例子：
Thread A:
while (flag == 0)
??????? ; // do nothing
printf("%d\n", data);
Thread B:
data = 523;
flag = 1;
這里data代表了某種數(shù)據(jù)，它可以像這里一樣是一個(gè)簡單的整數(shù)，也可能是某種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，總之，我們?cè)赥hread B中對(duì)data進(jìn)行了寫入，并利用flag變量表示data已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
在Thread A中，一個(gè)忙等待直到發(fā)現(xiàn)data已經(jīng)準(zhǔn)備好了，然后開始使用data，這里是簡單的把data打印出來。
現(xiàn)在考慮如果CPU發(fā)現(xiàn)對(duì)于data和flag的寫入，如果按照先寫入flag后寫入data的方式進(jìn)行，或者考慮由于Cache的flush操作的延遲，使得內(nèi)存中變量的實(shí)際修改順序是先flag后data，那么都將導(dǎo)致Thread A的結(jié)果不正確。事實(shí)上，由于內(nèi)存讀入操作同樣是可能亂序進(jìn)行的，Thread A甚至可能在讀入flag進(jìn)行判斷之前就已經(jīng)完成了對(duì)data的讀入操作，這同樣導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。 Solution
在這個(gè)例子中，我們的需求是，Thread A中對(duì)于flag判斷時(shí)，后面的任何讀入操作都沒有開始，Thread B中對(duì)于flag寫入時(shí)，任何之前的寫入操作都已經(jīng)完成。
在Linux內(nèi)核中，smp_rmb()、smp_wmb()、smp_mb()就是用來解決這類問題的，mb表示memory barrier。rmb表示讀操作不可跨越（注意，不是人民幣的意思:-P），也就是我們這個(gè)例子中的Thread A所需要的。wmb表示寫操作不可跨越，也就是這里Thread B所需要的。mb集合了rmb和wmb的能力，讀寫操作都不可跨越。
在Qt中，其支持原子操作的類QAtomicInt支持四種類型的操作，Relaxed、Acquired、Release、Ordered，其中 Relaxed最為簡單，就是不做特殊要求，由編譯器和處理器對(duì)讀寫進(jìn)行合適的排序。Acquired表示原子操作之后的內(nèi)存操作不可被重排至原子操作之前。Release表示原子操作之前的內(nèi)存操作不可被重排至原子操作之后。Ordered表示Acquired + Release。在前面的例子中，Thread A對(duì)于flag的讀取操作需要Acquired版本，而Thread B對(duì)于flag的寫入操作需要Release版本。
在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，不同體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法各不相同，很多RISC機(jī)器提供了專門的指令用于實(shí)現(xiàn)mb，而在x86上面，通常使用lock指令前綴加上一個(gè)空操作來實(shí)現(xiàn)，注意當(dāng)然不能真的是nop指令，但是可以用來實(shí)現(xiàn)空操作的指令其實(shí)是很多的，比如Linux中采用的addl $0, 0(%esp)。Qt的不同類型原子操作由于本身就需要進(jìn)行某種可被lock前綴修飾的操作，所以就不需要畫蛇添足的再寫一條空操作了，比如 testAndSetOrdered就可以直接使用lock cmpxchgl實(shí)現(xiàn)。

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轉(zhuǎn)貼自：http://etrnlog.appspot.com/2009/10/12/memory-ordering.html

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/codingmylife/archive/2010/04/28/1722573.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Memory Ordering的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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