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文中图片摘自《c++ concurrency in action》用于自我学习，存在不足，还请指正。
内存模型基础
在C/C++中，无论是常规的整型变量，还是结构体或是C++中的类，在计算机中都是在一定的内存位置进行存储的。而这个内存位置是在初始化就已经确定好，不同的内存位置，那么程序访问变量的顺序也有就不同。同样，在多线程程序中，如果程序的执行顺序不同，那么结果就有所区别。因此多线程程序中，原子操作是更接近于底层的操作，数据的存储顺序需要指定，以明确程序的运行顺序，达到避免数据竞争的作用。
常见模型介绍
在标准库<atomic>中，原子操作也提供了相关的参数进行设置数据存储顺序。原子操作可以分为三类操作，其可选择的顺序如下：
1.Store操作：memory_order_relaxed，memory_order_release，memory_order_seq_cst； 2.Load操作：memory_order_relaxed，memory_order_consume，memory_order_acquire，memory_order_seq_cst； 3.Read-modify-write(读-改-写)操作：memory_order_relaxed，memory_order_consume，memory_order_acquire，memory_order_release，memory_order_acq_rel，memory_order_seq_cst。 所有操作的默认顺序都是memory_order_seq_cst。 虽然有6个选择，但是只表示3种内存模型： 1.排序一致序列（sequentially consistent） 2.获取释放序列(memory_order_consume、memory_order_acquire、memory_order_release、 memory_order_acq_rel) 3.自由序列（memory_oder_relaxed）下面简单介绍三种内存模型
1.排序一致序列
程序中的行为从任意角度去看，序列顺序都保持一致。如果原子类型实例上的所有操作都是序列一致的，那么一个多线程程序的行为，就以某种特殊的排序执行，好像单线程那样，是可以预测执行顺序的。这是最容易理解的内存序列，所以设置为默认方式，但是简单存在一定性能上的代价。
如：对于多处理机计算机，因为整个序列的操作都需要在多个处理机上保持一致，这就需要对处理器间同步操作进行扩展，其代价是很大的，这降低了处理机的性能。
如上程序，assert()永远不会触发，同一变量的操作还是服从先发执行的关系，也就是存储store()操作发生在load()之前；在顺序一致序列中，各个线程按照一定顺序进行，线程之间自动进行了同步。例如：如果一个线程看到了x.load()为true,y.load()为false，那么可以推断出x.store()线程一定发生在y.store()线程之前，这就是这几个线程进行了同步，线程能够互相看到其他线程及时更新的数据。 如下图的实线表示的执行顺序。 
非排序一致序列内存模型，以memory_order_relaxed为例，并不能保证两个线程进行了同步。 2.自由序列
以自由序列进行原子操作时，线程之间没有任何的同步关系。通过例子进行讲述自由序列的顺序问题。
程序assert()可能会触发。在线程a中，对x和y进行了store()操作，但是线程b与a没有同步关系，所以在执行线程b时，执行y.load()操作可能会获得false，一直进行循环等待，并再次进行访问y.load()；可能会获得线程a中对y.store()的更新得到true，然后跳出循环，执行x.load()，但是x与y并没有相关性，所以同样的可能会得到false的结果，就会触发assert()。这运行的结果充满了未知性、不确定性。 其中一种可能的执行顺序 
3.获取-释放序列
这个序列是自由序列的加强版；虽然没有统一的顺序，但是该模型引入了同步。
其中原子加载就是获取操作（memory_order_acquire），原子存储就是释放操作（memory_order_release），原子读-改-写操作（如fetch_add()或是exchange()）在这里，不是获取，就是释放，或是两者皆有的操作（memory_order_acq_rel）。内存模型中，释放操作和获取操作同步。程序见排序一致序列。
程序的assert()可能会触发（如自由排序那样），因为x和y是由两个不同进程写入，所以序列中线程的每一次释放到获取都不会影响到其他的线程操作。
下图为执行的过程。
图中可以看出，如前面自由序列一样，线程之间看到的数据可能出现完全不同。因为特定的执行顺序，而且两线程之间也没有进行同步。 将程序进行更改为如下： 
上述程序不会触发assert()。write_x()与write_y()合并为一个函数，对x和y在同一个进程中写入，在线程b中读取y.load()时，一直自旋等到y.load()返回true，那么读取x.load()时，因为先行关系（x.store()在y.store()之前），所以x.store()已经将true保存，而且x.store()与y.store()是同一个线程，也就是同一内存，若线程b能看到y.load()是true，跳出循环，那么必然能看到x.load()是true；这种情况不会触发assert()。加载与释放操作必须成对，无论有何影响，释放操作存储的值，必须要让获取操作看到，也就是加载和释放操作进行同步传递数据。 特别的：
在原子操作载入指向数据的指针时，可以使用memory_order_consume内存顺序作为加载语义，memory_order_release作为存储语义，可以进行同步，因为memory_order_consume是完全数据相关的，可以携带数据；
如上述程序，assert()的#4和#5不会触发，因为p.load标记为memory_order_consume，这就表示只有p.store()操作先行于p.load()操作，前面的那些a.store()操作不保证先行；而且使用memory_order_consume标记，也表示x变量对加载p操作有数据相关性，即能通过此获得x变量的数据，所以不会触发。但是a.store()、a.load()使用的自由序列，且与p没有数据相关性，所以assert()的#6会触发。 转载地址：http://hsjmb.baihongyu.com/