c++ - 在这样的单例实现中可以对两个商店进行重新排序吗？

Question

在下面的单例'get'函数中，其他线程是否可以看到instance为not-null，但是almost_done仍然是false？ (假设 almost_done 最初是 false。)

Singleton *Singleton::Get() {
    auto tmp = instance.load(std::memory_order_relaxed);
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
    if (tmp == nullptr) {
        std::lock_guard<std::mutex> guard(lock);
        tmp = instance.load(std::memory_order_relaxed);
        if (tmp == nullptr) {
            tmp = new Singleton();
            almost_done.store(true, std::memory_order_relaxed); // 1
            std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);
            instance.store(tmp, std::memory_order_relaxed); // 2
        }
    }
    return tmp;
}

如果可以，为什么？原理是什么？

我知道什么都不能从获取-发布部分“出去”，但是 2 不能进入它并用 1 重新排序吗？

我知道在 C++ 中我不需要如此复杂的线程安全单例技术，是的，almost_done 没有多大意义，这纯粹是为了学习。

Answer 1

您的代码显示了双重检查锁定模式 (DCLP) 的有效实现。
同步由 std::mutex 或 std::atomic::instance 处理，具体取决于线程输入代码的顺序。

can other threads see instance as not-null, but almost_done still false?

不，这是不可能的。

DCLP 模式保证所有在开始时执行加载获取(返回非空值)的线程都保证看到 instance 指向有效内存并且 almost_done ==真因为加载已与商店发布同步。

一个人可能认为这是可能的原因是在第一个线程 (#1) 持有 std::mutex 而第二个线程 (#2) 持有的小机会窗口中输入第一个 if 语句。

在 #2 锁定 std::mutex 之前，它可能会观察到 instance 的值(仍然指向未同步的内存，因为互斥锁对此负责，但没有尚未同步)。
但即使发生这种情况(此模式中的有效场景)，#2 也会看到 almost_done==true，因为释放栅栏(由 #1 调用)命令 store-relaxed 到 almost_done在 store-relaxed 到 instance 之前，其他线程会观察到相同的顺序。