記憶體順序（memory ordering）

你由上而下寫程式，自然假設機器就按那個順序執行，而且你做的每一次寫入都會立刻被其他每條執行緒看到。這兩個假設在現代硬體上都是錯的。為了速度，CPU 與編譯器被允許重排記憶體的讀與寫，而每顆核心可能先把最近的寫入留在自己的緩衝區裡，過一陣子才讓其他核心看見。記憶體順序，就是描述「哪些重排被允許」以及「一條執行緒的寫入何時保證對另一條可見」的那套規則。在單一執行緒內這一切都觀察不到；跨執行緒時，它卻能產生令人費解的結果。

一個具體的震撼：兩條執行緒，x 與 y 都從 0 開始。執行緒 1 做 x = 1; 然後讀 y。執行緒 2 做 y = 1; 然後讀 x。你也許能「證明」兩者至少有一個必定讀到 1。但在有寫入緩衝的真實 CPU 上，兩條執行緒可能都讀到 0——因為當讀取發生時，各自的寫入都還躺在自己核心的緩衝區裡，尚未對另一方可見。程式順序說的是先寫後讀，可見的順序卻實質上是先讀後寫。這不是硬體錯誤，而是有文件記載的行為，其精確規則由記憶體一致性模型所明定。

記憶體順序，正是為什麼天真的同步程式碼——包括皮特森解法與自製的無鎖技巧——在紙上正確、在多核心機器上卻會失效。它也是為什麼你在日常程式碼裡幾乎從不直接對它推理：寫得正確的互斥鎖、號誌與原子操作都已內含必要的順序保證（acquire/release 語意），所以只要你用它們來保護共用資料，你看到的就是合理、直覺的順序。只有當你跨出這些工具、直接操弄共用變數時，你才必須正面對付赤裸的記憶體順序——而那正是並行錯誤變得惡夢般難纏的時刻。