Что значит «сильно случается раньше»?

Фраза «сильно случается раньше» используется несколько раз в проекте стандарта C ++.

Например: Завершение [basic.start.term] / 5

Если завершение инициализации объекта со статической продолжительностью хранения сильно происходит до вызова std :: atexit (см. [Support.start.term]), вызов функции передается в std :: atexit последовательность перед вызовом деструктора для объекта. Если вызов std :: atexit сильно происходит до завершения инициализации объекта со статической продолжительностью хранения, то вызов деструктора для объекта упорядочивается до того, как вызов функции передается в std :: atexit. , Если вызов std :: atexit сильно происходит перед другим вызовом std :: atexit, то вызов функции, переданной второму вызову std :: atexit, упорядочивается до вызова функции, переданной первый вызов std :: atexit.

И определено в гонках данных [intro.races] / 12

Оценка A сильно случается перед оценкой D, если либо

(12.1) A секвенируется перед D, или

(12.2) A синхронизируется с D, и A и D являются последовательно согласованными атомарными операциями ([atomics.order]), или

(12.3) существуют оценки B и C такие, что A секвенируется перед B, B просто происходит перед C, а C секвенируется перед D, или

(12.4) существует оценка B такая, что A сильно случается до B, а B сильно предшествует D.

[Примечание: неофициально, если A сильно случается до B, то A, кажется, оценивается перед B во всех контекстах. Сильно случается до того, как исключаются операции потребления. - конец примечания]

Почему было «сильно случается прежде» введено? Интуитивно понятно, в чем его отличие и связь с «случается раньше»?

Что означает «А, по-видимому, оценивается перед В во всех контекстах» в примечании?

(Примечание: мотивация для этого вопроса - комментарии Питера Кордеса под этим ответом .)

Дополнительный проект стандартной цитаты (спасибо Peter Cordes)

Порядок и последовательность [atomics.order] / 4

Для всех операций memory_order :: seq_cst, включая заборы, существует один общий порядок S, который удовлетворяет следующим ограничениям. Во-первых, если A и B являются операциями memory_order :: seq_cst и A сильно предшествует B, то A предшествует B в S. Во-вторых, для каждой пары атомарных операций A и B над объектом M, где A упорядочено по когерентности перед B следующие S должны выполнить следующие четыре условия:

(4.1) если A и B являются обеими операциями memory_order :: seq_cst, то A предшествует B в S; а также

(4.2) если A является операцией memory_order :: seq_cst и B происходит перед забором памяти memory_order :: seq_cst Y, то A предшествует Y в S; а также

(4.3) если ограничение memory_order :: seq_cst X происходит до того, как A и B является операцией memory_order :: seq_cst, то X предшествует B в S; а также

(4.4) если ограничение memory_order :: seq_cst X происходит до A и B происходит до забора memory_order :: seq_cst Y, то X предшествует Y в S.

Почему было «сильно случается прежде» введено? Интуитивно понятно, в чем его отличие и связь с «случается раньше»?

Готовьтесь к тому, что «просто случается раньше»! Посмотрите на этот текущий снимок cppref https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order

Кажется, «просто случается раньше» добавлено в C ++ 20.

Просто бывает раньше

Независимо от потоков, оценка A просто происходит до оценки B, если выполняется любое из следующих условий:

1) А секвенируется до B

2) А синхронизируется с Б

3) просто случается - до X, а X просто происходит - до B

Примечание: без операций потребления, просто происходит до и после того, как отношения одинаковы.

Так что Simply-HB и HB одинаковы, за исключением того, как они обрабатывают операции потребления. Смотрите HB

Случается, перед тем

Независимо от потоков оценка A происходит до оценки B, если выполняется любое из следующих условий:

1) А секвенируется до B

2) Межпотоковый процесс происходит до B

Реализация требуется для обеспечения того, чтобы отношение «происходит до» было ациклическим, путем введения дополнительной синхронизации, если это необходимо (это может быть необходимо, только если задействована операция потребления, см. Batty et al.)

Как они отличаются в отношении потребления? Смотрите Inter-Thread-HB

Меж-поток происходит раньше

Между потоками оценка A происходит между потоками перед оценкой B, если выполняется любое из следующих условий

1) А синхронизируется с Б

2) A упорядочен по зависимости перед B

3) ...

...

Операция, которая упорядочена по зависимости (то есть использует выпуск / потребление), является HB, но не обязательно просто-HB.

Потребление более расслаблено, чем приобретение, поэтому, если я правильно понимаю, HB более расслаблен, чем Simply-HB.

Сильно бывает - раньше

Независимо от потоков, оценка A строго выполняется до оценки B, если выполняется одно из следующих условий:

1) А секвенируется до B

2) A синхронизируется с B, и A и B являются последовательно согласованными атомарными операциями

3) A секвенируется - до X, X просто происходит - до Y, а Y - до B

4) Сильно происходит - до X, а X сильно случается - до B

Примечание: неофициально, если A сильно случается - перед B, тогда A, кажется, оценивается перед B во всех контекстах.

Примечание: сильно случается, прежде чем исключить операции потребления.

Таким образом, операция освобождения / потребления не может быть строго-HB.

Освобождение / приобретение может быть HB и Simply-HB (потому что релиз / приобретение синхронизируется с), но не обязательно строго-HB. Потому что Strongly-HB, в частности, говорит, что A должен синхронизироваться с B, и быть последовательной последовательной операцией.

                            Is happens-before guaranteed?

                        HB             Simply-HB          Strongly-HB

relaxed                 no                 no                 no
release/consume        yes                 no                 no      
release/acquire        yes                yes                 no
S.C.                   yes                yes                yes

Что означает «А, по-видимому, оценивается перед В во всех контекстах» в примечании?

Все контексты: все потоки / все процессоры видят (или «в конечном итоге согласятся») один и тот же порядок. Это является гарантией последовательной согласованности - глобального общего порядка изменения всех переменных. Цепочки получения / освобождения гарантируют только предполагаемый порядок модификации для потоков, участвующих в цепочке. Нити вне цепочки теоретически могут видеть другой порядок.

Я не знаю, почему были введены Strongly-HB и Simply-HB. Может быть, чтобы помочь уточнить, как работать вокруг потреблять? Сильно-HB обладает хорошими свойствами - если один поток наблюдает за A-случаем-до-B, он знает, что все потоки будут наблюдать одно и то же.

История потребления:

Пол Э. МакКенни отвечает за то, чтобы потребители были в стандартах C и C ++. Потребление гарантирует порядок между назначением указателя и памятью, на которую он указывает. Это было изобретено из-за DEC Alpha. DEC Alpha может умело разыменовывать указатель, поэтому он также имеет забор памяти для предотвращения этого. DEC Alpha больше не производится, и ни у одного из современных процессоров такого поведения нет. Потребление предназначено, чтобы быть очень расслабленным.