Программирование без блокировок: переупорядочивание и семантика порядка памяти

Я пытаюсь найти свои ноги в программировании без блокировки. Прочитав разные объяснения семантики упорядочения памяти, я хотел бы прояснить, какое возможное переупорядочение может произойти. Насколько я понял, инструкции могут быть переупорядочены компилятором (из-за оптимизации при компиляции программы) и процессором (во время выполнения?).

Для упрощенной семантики ссылка на cpp приводит следующий пример:

// Thread 1:
r1 = y.load(memory_order_relaxed); // A
x.store(r1, memory_order_relaxed); // B
// Thread 2:
r2 = x.load(memory_order_relaxed); // C 
y.store(42, memory_order_relaxed); // D

Говорят, что если x и y изначально равны нулю, код может выдать r1 == r2 == 42, потому что, хотя A упорядочено перед B в потоке 1, а C упорядочено перед D в потоке 2, ничто не препятствует появлению D. перед A в порядке изменения y, а B от появления перед C в порядке изменения x. Как это могло случиться? Означает ли это, что C и D переупорядочиваются, поэтому порядок выполнения будет DABC? Можно ли изменить порядок A и B?

Для семантики получения-освобождения есть следующий пример кода:

std::atomic<std::string*> ptr;
int data;

void producer()
{
    std::string* p  = new std::string("Hello");
    data = 42;
    ptr.store(p, std::memory_order_release);
}

void consumer()
{
    std::string* p2;
    while (!(p2 = ptr.load(std::memory_order_acquire)))
        ;
    assert(*p2 == "Hello"); // never fires
    assert(data == 42); // never fires
}

Мне интересно, что, если бы мы использовали ослабленный порядок памяти вместо получения? Я предполагаю, что значение data может быть прочитано до p2 = ptr.load(std::memory_order_relaxed), но как насчет p2?

Наконец, почему в этом случае можно использовать расслабленный порядок памяти?

template<typename T>
class stack
{
    std::atomic<node<T>*> head;
 public:
    void push(const T& data)
    {
      node<T>* new_node = new node<T>(data);

      // put the current value of head into new_node->next
      new_node->next = head.load(std::memory_order_relaxed);

      // now make new_node the new head, but if the head
      // is no longer what's stored in new_node->next
      // (some other thread must have inserted a node just now)
      // then put that new head into new_node->next and try again
      while(!head.compare_exchange_weak(new_node->next, new_node,
                                        std::memory_order_release,
                                        std::memory_order_relaxed))
          ; // the body of the loop is empty
    }
};

Я имею в виду и head.load(std::memory_order_relaxed), и head.compare_exchange_weak(new_node->next, new_node, std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed).

Подводя итог всему вышесказанному, мой вопрос, по сути, заключается в том, когда мне нужно заботиться о потенциальном изменении порядка, а когда нет?