Memory order之Happens-Before

本文是作者阅读C++ Concurrency in Action和preshing.com系列文章的总结。C++ Concurrency in Action其实写的很深入浅出，但是要做到一本书或者一篇文章，把这些概念弄清楚，还是没那么容易的。读者可以结合原书，以及preshing.com的系列文章，以及本文来对比阅读分析。作者使用被封装的多线程多年，对相对底层的多线程的概念可能理解的不是很透彻，欢迎在公众号“图癫”留言指正。

严格来说，memory order不是什么新词。接触过多线程，就会接触到memory order。所以先别紧张，其实内容还是原来的那些。
Happens-before
文章http://preshing.com/20130702/the-happens-before-relation/给出了Happens-before的定义：
“
Let A and B represent operations performed by a multithreaded process. If A happens-before B, then the memory effects of A effectively become visible to the thread performing B before B is performed.
”
要强调的是：这里有两层含义。一，如果A比B先发生那么（code order），B能够看到A影响的所有的数据（memory order）。二，所谓B能够看到A影响的所有数据，是指编译器不需要先执行A（execution order, asm order）。（请先把这句话多看一遍。然后结合后文的例子，再来理解一下）。

也就是说，这里涉及到三种类型的顺序：

• 代码顺序。所谓A比B先发生，如果是单线程，则是A在B的前面。如果是多线程，则需要额外的机制譬如atomic/mutex等来保证。
• Memory order：本文谈到的Happens-before就是指这个。
• 汇编代码顺序：或者也叫编译产生的汇编代码里面指令的顺序。考虑到编译器做的各种优化，这个顺序和代码顺序可能是不一样的甚至是先后颠倒的。考虑到CPU会乱序执行，编译器执行顺序和CPU实际执行的顺序也可能存在差异。

原文作者谈到了多线程之间的happens-before的关系。但是他的第一个例子是单线程的。也就是说，单线程里面，C++标准和编译器对happens-before是有保证的。如果你写的程序是单线程的，完全不需要考虑所谓的memory order的问题。至于多线程的情况，则需要通过atomic/mutex等来保证。

线程内的Happens-before

前面谈到，单线程是不需要考虑memory order的问题的。之所以还要讲这个问题，是为了让读者分清楚两个概念：Memory order；汇编代码顺序。

下面的代码来自http://preshing.com：

/*gcc -g -c happens-before.cpp*/
int A = 0;
int B = 0;

int main()
{
    A = B + 1;              // (1)
    B = 1