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atomic_thread_fence函数

概要：

#include <stdatomic.h>
void atomic_thread_fence(memory_order order);

描述：

栅栏（fence）是没有关联内存位置的同步操作。一个栅栏可以是获取栅栏、释放栅栏或者同时是获取和释放栅栏。ISO/IEC 9899:2018标准第7.17.4 Fences节定义了与栅栏同步的三种形式：

1、释放栅栏和获取栅栏的同步

假设存在一个释放栅栏A、一个获取栅栏B和两个原子操作X、Y，X和Y都是对某个原子对象M进行操作；A排序先于（sequenced before）X，Y排序先于（sequenced before）B；X修改M，Y读取X写入的值或者以释放操作X为首的释放序列（release sequence）的任何副作用写入的值；这种情况下释放栅栏A与获取栅栏B同步，A之前的所有写操作B之后可见，例如：

atomic_int M = 0;

/*线程一。*/
...         //其它操作。
atomic_thread_fence(memory_order_release);              //A
atomic_store_explicit(&M, 10, memory_order_relaxed);    //X

/*线程二。*/
while(!atomic_load_explicit(&M, memory_order_relaxed))  //Y
    ;
atomic_thread_fence(memory_order_acquire);              //B
...         //其它操作。

2、释放栅栏和原子获取操作的同步

假设存在一个释放栅栏A和两个原子操作X、Y，其中Y对原子对象M进行获取操作；A排序先于（sequenced before）X，X修改M；Y读取X写入的值或者以释放操作X为首的释放序列（release sequence）的任何副作用写入的值；这种情况下释放栅栏A与原子获取操作Y同步，A之前的所有写操作Y之后可见，例如：

atomic_int M = 0;

/*线程一。*/
...         //其它操作。
atomic_thread_fence(memory_order_release);              //A
atomic_store_explicit(&M, 10, memory_order_relaxed);    //X

/*线程二。*/
while(!atomic_load_explicit(&M, memory_order_acquire))  //Y
    ;
...         //其它操作。

3、原子释放操作和获取栅栏的同步

假设存在一个获取栅栏B和两个原子操作X、Y，其中X对原子对象M进行释放操作；Y排序先于（sequenced before）B，Y读取X写入的值或者以释放操作X为首的释放序列（release sequence）的任何副作用写入的值；这种情况下释放操作X与获取栅栏B同步，X之前的所有写操作B之后可见，例如：

atomic_int M = 0;

/*线程一。*/
...         //其它操作。
atomic_store_explicit(&M, 10, memory_order_release);    //X

/*线程二。*/
while(!atomic_load_explicit(&M, memory_order_relaxed))  //Y
    ;
atomic_thread_fence(memory_order_acquire);              //B
...         //其它操作。

该函数具体操作取决于参数order的值：

- 如果参数order的值是memory_order_relaxed，操作不起任何作用；

- 如果参数order的值是memory_order_acquire或者memory_order_consume，操作是一个获取栅栏。

- 如果参数order的值是memory_order_release，操作是一个释放栅栏。

- 如果参数order的值是memory_order_acq_rel，操作既是一个获取栅栏，也是一个释放栅栏。

- 如果参数order的值是memory_order_seq_cst，操作是一个顺序一致的获取和释放栅栏。

参数：

memory_order order

枚举常量，显式地指定内存顺序。

返回值：

无。

范例：

/*函数atomic_thread_fence范例*/

#ifdef __STDC_NO_ATOMICS__
#error "Implementation does not support atomic types."
#endif

#ifdef __STDC_NO_THREADS__
#error "Implementation does not support multi-threads."
#endif

#include <assert.h>
#include <stdatomic.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <threads.h>

#define THREAD 2

atomic_int aNumber = 0;
int number = 0;

/*线程一中执行的函数。*/
int funcOne(void *arg)
{
    number = 5;
    atomic_thread_fence(memory_order_release);
    atomic_store_explicit(&aNumber, 15, memory_order_relaxed);
    
    thrd_exit(0);
}

/*线程二中执行的函数。*/
int funcTwo(void *arg)
{
    while(!atomic_load_explicit(&aNumber, memory_order_acquire))
        ;
    
    assert(number==5);

    thrd_exit(0);
}

int main(void)
{
    thrd_t threadId[THREAD];

    if(thrd_create(&threadId[0], funcOne, NULL) != thrd_success)
    {
        perror("thrd_create error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    if(thrd_create(&threadId[1], funcTwo, NULL) != thrd_success)
    {
        perror("thrd_create error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } 

    thrd_join(threadId[0], NULL);
    thrd_join(threadId[1], NULL);
    
    return 0;
}

结果：

线程二中的断言assert(number==5)不可能触发。

注：使用Pelles C编译。