现加上了 volatile 关键字，这使得 x 相对于 y、y 相对于 x 在内存访问上有序。在 Linux 内核中，提供了一个宏 ACCESS_ONCE 来避免编译器对于连续的 ACCESS_ONCE 实例进行指令重排。其实 ACCESS_ONCE 实现源码如下：
#define ACCESS_ONCE(x) (*(volatile typeof(x) *)&(x))
此代码只是将变量 x 转换为 volatile 的而已。现在我们就有了第三个修改方案：
int x, y, r;
void f()
{
ACCESS_ONCE(x) = r;
ACCESS_ONCE(y) = 1;
}
到此基本上就阐述完了我们的编译时内存乱序访问的问题。下面开始介绍运行时内存乱序访问。
运行时内存乱序访问在运行时，CPU 虽然会乱序执行指令，但是在单个 CPU 的上，硬件能够保证程序执行时所有的内存访问操作看起来像是按程序代码编写的顺序执行的，这时候 Memory barrier 没有必要使用（不考虑编译器优化的情况下）。这里我们了解一下 CPU 乱序执行的行为。在乱序执行时，一个处理器真正执行指令的顺序由可用的输入数据决定，而非程序员编写的顺序。
早期的处理器为有序处理器（In-order processors），有序处理器处理指令通常有以下几步：
指令获取
如果指令的输入操作对象（input operands）可用（例如已经在寄存器中了），则将此指令分发到适当的功能单元中。如果一个或者多个操作对象不可用（通常是由于需要从内存中获取），则处理器会等待直到它们可用
指令被适当的功能单元执行
功能单元将结果写回寄存器堆（Register file，一个 CPU 中的一组寄存器）
相比之下，乱序处理器（Out-of-order processors）处理指令通常有以下几步：
指令获取
指令被分发到指令队列
指令在指令队列中等待，直到输入操作对象可用（一旦输入操作对象可用，指令就可以离开队列，即便更早的指令未被执行）
指令被分配到适当的功能单元并执行
执行结果被放入队列（而不立即写入寄存器堆）
只有所有更早请求执行的指令的执行结果被写入寄存器堆后，指令执行的结果才被写入寄存器堆（执行结果重排序，让执行看起来是有序的）
从上面的执行过程可以看出，乱序执行相比有序执行能够避免等待不可用的操作对象（有序执行的第二步）从而提高了效率。现代的机器上，处理器运行的速度比内存快很多，有序处理器花在等待可用数据的时间里已经可以处理大量指令了。
现在思考一下乱序处理器处理指令的过程，我们能得到几个结论：
对于单个 CPU 指令获取是有序的（通过队列实现）
对于单个 CPU 指令执行结果也是有序返回寄存器堆的（通过队列实现）
由此可知，在单 CPU 上，不考虑编译器优化导致乱序的前提下，多线程执行不存在内存乱序访问的问题。我们从内核源码也可以得到类似的结论（代码不完全的摘录）：
#ifdef CONFIG_SMP
#define smp_mb() mb()
#else
#define smp_mb() barrier()
#endif
这里可以看到，如果是 SMP 则使用 mb，mb 被定义为 CPU Memory barrier（后面会讲到），而非 SMP 时，直接使用编译器 barrier。
在多 CPU 的机器上，问题又不一样了。每个 CPU 都存在 cache（cache 主要是为了弥补 CPU 和内存之间较慢的访问速度），当一个特定数据第一次被特定一个 CPU 获取时，此数据显然不在 CPU 的 cache 中（这就是 cache miss）。此 cache miss 意味着 CPU 需要从内存中获取数据（这个过程需要 CPU 等待数百个周期），此数据将被加载到 CPU 的 cache 中，这样后续就能直接从 cache 上快速访问。当某个 CPU 进行写操作时，它必须确保其他的 CPU 已经将此数据从它们的 cache 中移除（以便保证一致性），只有在移除操作完成后此 CPU 才能安全的修改数据。显然，存在多个 cache 时，我们必须通过一个 cache 一致性协议来避免数据不一致的问题，而这个通讯的过程就可能导致乱序访问的出现，也就是这里说的运行时内存乱序访问。这里不再深入讨论整个细节，这是一个比较复杂的问题，有兴趣可以研究 一文，其详细的分析了整个过程。
现在通过一个例子来说明多 CPU 下内存乱序访问：
// test2.cpp
#include <pthread.h>
#include <assert.h>
// -------------------
int cpu_thread1 = 0;
int cpu_thread2 = 1;
volatile int x, y, r1, r2;
void start()
{
x = y = r1 = r2 = 0;
}
void end()
{