Требует ли семантика `std::memory_order_acquire` инструкций процессора для x86/x86_64?

Question

Известно, что на x86 для операций load() а также store() барьеры памяти memory_order_consume, memory_order_acquire, memory_order_release, memory_order_acq_rel не требует инструкций процессора для кеша и конвейера, а код ассемблера всегда соответствует std::memory_order_relaxedи эти ограничения необходимы только для оптимизации компилятора: http://www.stdthread.co.uk/forum/index.php?topic=72.0

И этот код Разборка подтверждает это для store() (MSVS2012 x86_64):

std::atomic<int> a;
    a.store(0, std::memory_order_relaxed);
000000013F931A0D  mov         dword ptr [a],0  
    a.store(1, std::memory_order_release);
000000013F931A15  mov         dword ptr [a],1  

Но этот код не подтверждает это для load() (MSVS2012 x86_64), используяlock cmpxchg:

    int val = a.load(std::memory_order_acquire);
000000013F931A1D  prefetchw   [a]  
000000013F931A22  mov         eax,dword ptr [a]  
000000013F931A26  mov         edx,eax  
000000013F931A28  lock cmpxchg dword ptr [a],edx  
000000013F931A2E  jne         main+36h (013F931A26h)  

    std::cout << val << "\n";

Но Энтони Уильямс сказал:

some_atomic.load (std:: memory_order_acquire) просто переходит к простой инструкции загрузки, а some_atomic.store(std::memory_order_release) переходит к простой инструкции сохранения.

Где я ошибаюсь, и делает ли семантика std::memory_order_acquire требует инструкции процессора на x86/x86_64 lock cmpxchg или только простая инструкция по загрузке mov как сказал Энтони Уильямс?

ОТВЕТ: Это так же, как этот отчет об ошибке: http://connect.microsoft.com/VisualStudio/feedback/details/770885

Answer 1

Семантика std::memory_order_acquire не требует инструкций процессора на x86/x86_64.

Любые операции load () / store () на x86_64 не требуют точных инструкций процессора (блокировка / забор) atomic.store(val, std::memory_order_seq_cst); что требует (LOCK) XCHG или альтернатива: MOV (into memory),MFENCE,

Память процессора-барьеры-инструкции для x86 (кроме CAS), а также ARM и PowerPC: http://www.cl.cam.ac.uk/~pes20/cpp/cpp0xmappings.html

Дизассемблер GCC 4.8.1 x86_64 - GDB - load ():

    20      temp = a.load(std::memory_order_relaxed);
    21      temp = a.load(std::memory_order_acquire);
    22      temp = a.load(std::memory_order_seq_cst);
0x46140b  <+0x007b>         mov    0x38(%rsp),%ebx
0x46140f  <+0x007f>         mov    0x34(%rsp),%esi
0x461413  <+0x0083>         mov    0x30(%rsp),%edx

Дизассемблер GCC 4.8.1 x86_64 - GDB - store ():

a.store(temp, std::memory_order_relaxed);
a.store(temp, std::memory_order_release);
a.store(temp, std::memory_order_seq_cst);
0x4613dc  <+0x004c>         mov    %eax,0x20(%rsp)
0x4613e0  <+0x0050>         mov    0x38(%rsp),%eax
0x4613e4  <+0x0054>         mov    %eax,0x20(%rsp)
0x4613e8  <+0x0058>         mov    0x38(%rsp),%eax
0x4613ec  <+0x005c>         mov    %eax,0x20(%rsp)
0x4613f0  <+0x0060>         mfence
0x4613f3  <+0x0063>         mov    %ebx,0x20(%rsp)

Дизассемблер MSVS 2012 x86_64 - load () - это то же самое, что и отчет об ошибке: http://connect.microsoft.com/VisualStudio/feedback/details/770885:

    temp = a.load(std::memory_order_relaxed);
000000013FE51A1F  prefetchw   [a]  
000000013FE51A24  mov         eax,dword ptr [a]  
000000013FE51A28  nop         dword ptr [rax+rax]  
000000013FE51A30  mov         ecx,eax  
000000013FE51A32  lock cmpxchg dword ptr [a],ecx  
000000013FE51A38  jne         main+40h (013FE51A30h)  
000000013FE51A3A  mov         dword ptr [temp],eax  
    temp = a.load(std::memory_order_acquire);
000000013FE51A3E  prefetchw   [a]  
000000013FE51A43  mov         eax,dword ptr [a]  
000000013FE51A47  nop         word ptr [rax+rax]  
000000013FE51A50  mov         ecx,eax  
000000013FE51A52  lock cmpxchg dword ptr [a],ecx  
000000013FE51A58  jne         main+60h (013FE51A50h)  
000000013FE51A5A  mov         dword ptr [temp],eax  
    temp = a.load(std::memory_order_seq_cst);
000000013FE51A5E  prefetchw   [a]  
    temp = a.load(std::memory_order_seq_cst);
000000013FE51A63  mov         eax,dword ptr [a]  
000000013FE51A67  nop         word ptr [rax+rax]  
000000013FE51A70  mov         ecx,eax  
000000013FE51A72  lock cmpxchg dword ptr [a],ecx  
000000013FE51A78  jne         main+80h (013FE51A70h)  
000000013FE51A7A  mov         dword ptr [temp],eax  

Дизассемблер MSVS 2012 x86_64 - store ():

    a.store(temp, std::memory_order_relaxed);
000000013F8C1A58  mov         eax,dword ptr [temp]  
000000013F8C1A5C  mov         dword ptr [a],eax  

    a.store(temp, std::memory_order_release);
000000013F8C1A60  mov         eax,dword ptr [temp]  
000000013F8C1A64  mov         dword ptr [a],eax  

    a.store(temp, std::memory_order_seq_cst);
000000013F8C1A68  mov         eax,dword ptr [temp]  
000000013F8C1A6C  xchg        eax,dword ptr [a]