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2025-08-01

如何避免C++多线程竞争条件:内存屏障与同步原语实战

如何避免C++多线程竞争条件:内存屏障与同步原语实战
竞争条件的本质:看不见的线程战争当多个线程同时访问共享资源时,那些看似无害的代码会突然变成定时炸弹。笔者曾遇到一个生产环境案例:一个简单的计数器在8核服务器上运行,理论结果应为4000万,实际输出却随机波动在2300万-3900万之间。这就是典型的竞争条件(Race Condition)——线程执行顺序的不确定性导致程序行为不可预测。竞争条件的核心成因可归纳为三点: 1. 非原子操作:比如counter++实际上包含读取-修改-写入三个步骤 2. 编译器优化:指令重排可能破坏代码逻辑顺序 3. CPU乱序执行:现代处理器会动态调整指令顺序cpp // 典型竞争条件示例 int counter = 0;void increment() { for(int i=0; i<1000000; ++i) ++counter; // 非原子操作 }内存屏障:看不见的防线内存屏障(Memory Barrier)是硬件层面的同步机制,它通过限制指令重排序来保证内存可见性。在C++11中,内存模型定义了六种内存顺序:cpp enum memory_order { ...
2025年08月01日
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