O que significa "acontece fortemente antes"?

A frase "fortemente acontece antes" é usada várias vezes no rascunho do padrão C ++.

Por exemplo: Rescisão [basic.start.term] / 5

Se a conclusão da inicialização de um objeto com duração de armazenamento estático ocorrer fortemente antes de uma chamada para std :: atexit (consulte [support.start.term]), a chamada para a função transmitida para std :: atexit é sequenciado antes da chamada para o destruidor do objeto. Se uma chamada para std :: atexit ocorrer fortemente antes da conclusão da inicialização de um objeto com duração de armazenamento estático, a chamada para o destruidor do objeto será sequenciada antes da chamada para a função passada para std :: atexit . Se uma chamada para std :: atexit acontecer fortemente antes de outra chamada para std :: atexit, a chamada para a função passada para a segunda chamada std :: atexit será sequenciada antes da chamada para a função passada para o primeira chamada std :: atexit.

E definido em Corridas de dados [intro.races] / 12

Uma avaliação A ocorre fortemente antes de uma avaliação D se,

(12.1) A é sequenciado antes de D, ou

(12.2) A sincroniza com D, e ambos A e D são operações atômicas sequencialmente consistentes ([atomics.order]), ou

(12.3) existem avaliações B e C, de modo que A é sequenciado antes de B, B simplesmente acontece antes de C e C é sequenciado antes de D, ou

(12.4) há uma avaliação B, de modo que A ocorre fortemente antes de B e B ocorre fortemente antes de D.

[Nota: Informalmente, se A acontecer fortemente antes de B, então A parecerá ser avaliado antes de B em todos os contextos. Fortemente acontece antes de excluir operações de consumo. - nota final]

Por que "fortemente aconteceu antes" foi introduzido? Intuitivamente, qual é a diferença e a relação com "acontece antes"?

O que significa "A parece ser avaliado antes de B em todos os contextos" na nota?

(Nota: a motivação para esta pergunta são os comentários de Peter Cordes sob esta resposta .)

Projeto adicional de cotação padrão (graças a Peter Cordes)

Ordem e consistência [atomics.order] / 4

Existe uma única ordem total S em todas as operações memory_order :: seq_cst, incluindo cercas, que atendem às seguintes restrições. Primeiro, se A e B são operações memory_order :: seq_cst e A ocorre fortemente antes de B, então A precede B em S. Segundo, para cada par de operações atômicas A e B em um objeto M, onde A é ordenado por coerência antes de B, as quatro condições a seguir devem ser atendidas por S:

(4.1) se A e B são ambas operações memory_order :: seq_cst, então A precede B em S; e

(4.2) se A é uma operação memory_order :: seq_cst e B ocorre antes de uma memory_order :: seq_cst cerca Y, então A precede Y em S; e

(4.3) se um memory_order :: seq_cst fence X acontecer antes de A e B ser uma operação memory_order :: seq_cst, X precederá B em S; e

(4.4) se um memory_order :: seq_cst fence X acontecer antes de A e B acontecer antes de um memory_order :: seq_cst fence Y, então X precederá Y em S.

Por que "fortemente aconteceu antes" foi introduzido? Intuitivamente, qual é a diferença e a relação com "acontece antes"?

Prepare-se para "simplesmente acontece antes" também! Dê uma olhada neste instantâneo atual do cppref https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order

Parece que "simplesmente acontece antes" é adicionado no C ++ 20.

Simplesmente acontece - antes

Independentemente dos encadeamentos, a avaliação A simplesmente acontece antes da avaliação B, se alguma das seguintes situações for verdadeira:

1) A é sequenciado antes de B

2) A sincroniza com B

3) A simplesmente acontece antes de X e X simplesmente acontece antes de B

Nota: sem operações de consumo, as relações simplesmente acontecem antes e depois acontecem antes.

Portanto, Simply-HB e HB são os mesmos, exceto pelo modo como lidam com as operações de consumo. Veja HB

Acontece antes

Independentemente dos encadeamentos, a avaliação A acontece antes da avaliação B, se alguma das seguintes situações for verdadeira:

1) A é sequenciado antes de B

2) Um encadeamento ocorre antes de B

A implementação é necessária para garantir que a relação aconteça antes seja acíclica, introduzindo sincronização adicional, se necessário (só pode ser necessária se uma operação de consumo estiver envolvida, consulte Batty et al)

Como eles diferem em relação ao consumo? Consulte Inter-Thread-HB

Inter-thread acontece antes

Entre encadeamentos, avaliação Um encadeamento ocorre antes da avaliação B se alguma das opções a seguir for verdadeira

1) A sincroniza com B

2) A é ordenado por dependência antes de B

3) ...

...

Uma operação ordenada por dependência (ou seja, usa liberação / consumo) é HB, mas não necessariamente Simply-HB.

Consumir é mais descontraído do que adquirir, então, se eu entendi direito, o HB é mais descontraído do que o Simply-HB.

Fortemente acontece antes

Independentemente dos encadeamentos, a avaliação A ocorre fortemente antes da avaliação B, se alguma das seguintes situações for verdadeira:

1) A é sequenciado antes de B

2) A sincroniza com B, e ambos A e B são operações atômicas sequencialmente consistentes

3) A é sequenciado antes de X, X simplesmente acontece antes de Y e Y é sequenciado antes de B

4) A acontece fortemente antes de X e X acontece fortemente antes de B

Nota: informalmente, se A acontece fortemente antes de B, então A parece ser avaliado antes de B em todos os contextos.

Nota: acontece fortemente - antes exclui operações de consumo.

Portanto, uma operação de liberação / consumo não pode ser Strongly-HB.

Liberar / adquirir pode ser HB e Simply-HB (porque liberar / adquirir sincroniza com), mas não é necessariamente Strongly-HB. Porque o Strongly-HB diz especificamente que A deve sincronizar-se com B E ser uma operação Sequencialmente Consistente.

                            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

O que significa "A parece ser avaliado antes de B em todos os contextos" na nota?

Todos os contextos: todos os threads / todas as CPUs veem (ou "eventualmente concordarão") a mesma ordem. Esta é a garantia de consistência sequencial - uma ordem global de modificação total de todas as variáveis. As cadeias de aquisição / liberação garantem apenas a ordem de modificação percebida para os segmentos que participam da cadeia. Tópicos fora da cadeia são teoricamente permitidos para ver uma ordem diferente.

Não sei por que o Strongly-HB e o Simply-HB foram introduzidos. Talvez para ajudar a esclarecer como operar em torno de consumir? O Strongly-HB possui boas propriedades - se um thread observa A acontece fortemente antes de B, ele sabe que todos os threads irão observar a mesma coisa.

A história do consumo:

Paul E. McKenney é responsável por consumir os padrões C e C ++. Consuma garantias ordenando entre a atribuição do ponteiro e a memória para a qual aponta. Foi inventado por causa do DEC Alpha. O DEC Alpha poderia desreferenciar especulativamente um ponteiro, portanto, também tinha uma cerca de memória para evitar isso. O DEC Alpha não é mais fabricado e nenhum processador hoje possui esse comportamento. Consumir se destina a ser muito relaxado.