理解原子变量之三：原子性与memory_order_relaxed

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CPU与内存的关系

原子性

典型使用场景

在本系列的第一篇文章理解原子变量之一：从互斥锁到原子变量，最粗浅的认识_原子互斥-CSDN博客，我通过几个实例从感性认识的角度介绍了原子性。本文在第一篇文章的基础上，从理性认识的角度进一步讲述原子性的含义。下一篇文章将详细描述可见性。

CPU与内存的关系

现代的CPU一般都是多核(core)CPU，CPU与内存的关系如下图所示。下面的图来自大白话C++之：一文搞懂C++多线程内存模型(Memory Order)_c++ memory order-CSDN博客

原子性

可见，CPU通常不会直接对主内存(RAM)进行读写，因为CPU的核(core)与RAM之间隔了几级的缓存(cache)，以及寄存器。
假如内存里有一个变量a，cpu给该变量+1的过程可能是这样的：先把新的值写入cache，然后把cache的内容写入ram。可见，这个写入过程可能不是一步完成的。假如在这个过程里，另一个cpu的core也要操作a++，那么两个线程之间就可能发生访问冲突。理想情况下，既然两个线程分别要给a+1，那么最后a的结果应该+2才对。但是最后a的结果可能没有+2，而是仅仅+1.这便是对原子性的破坏。
在std::memory_order - cppreference.com有一段对memory_order_relaxed功能的描述：

仅对此操作要求原子性。

这里，任何遵守原子性的操作，都保证本操作是不可分割的，即在执行遵守原子性的操作，不能被在中途被其他操作插入干预。这也是std::memory_order的6个内存序都必须满足的要求，当然也就是原子操作的最低要求。

在前一篇文章理解原子变量之二：从volatile到内存序-进一步的认识-CSDN博客里，我提到了原子变量的功能分为三部分：原子性、可见性和限制指令重排。memory_order_relaxed仅具备原子性，不保证可见性和限制指令重排，所以它是6种内存序里面最弱的内存序。

典型使用场景

store操作与fetch_add操作是运用memory_order_relaxed的典型场景。既然fetch_add遵守memory_order_relaxed次序，则取数据，再加上，然后储存回去就是一套不可分割的连贯动作。见std::memory_order - cppreference.com

下一篇文章将结合另外两个内存序memory_order_acquire与 memory_order_release描述可见性。