C++多线程中的伪共享（False Sharing）是什么？（如何避免）-C++-PHP中文网

C++多线程中的伪共享（False Sharing）是什么？（如何避免）

尼克

发布： 2025-12-21 15:18:08

原创

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伪共享是多线程中因不同变量同处一缓存行引发的性能瓶颈：一核写导致整行失效，他核读写需重加载，造成缓存行颠簸；根源在于CPU以64字节缓存行为单位管理内存，且仅并发写才触发问题。

c++多线程中的伪共享（false sharing）是什么？（如何避免）

伪共享是多线程程序中一种隐蔽的性能瓶颈：多个线程频繁修改位于同一CPU缓存行（通常是64字节）但逻辑上无关的变量，导致缓存行在核心间反复无效化和同步，严重拖慢执行速度。

为什么会出现伪共享

CPU以缓存行为单位加载和写回内存。即使两个变量在代码中完全独立、分属不同线程，只要它们在内存中地址相近（比如相邻成员变量、数组相邻元素），就可能落入同一缓存行。当一个线程修改其中某个变量时，整个缓存行被标记为“已修改”，其他核心上该行副本立即失效；另一线程读/写同行内另一变量时，必须重新从内存或其它核心拉取整行——这叫“缓存行颠簸”（cache line bouncing）。

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典型伪共享场景

结构体成员挤在一起 多个线程各自更新不同对象的某个字段（如 counter），但这些对象是连续分配的数组，且 counter 在结构体开头或未对齐：

struct alignas(64) PaddedCounter {  // 对齐到64字节边界
    std::atomic<int> value{0};
    char _pad[64 - sizeof(std::atomic<int>)]; // 填充至一整行
};
std::vector<PaddedCounter> counters(4); // 每个counter独占一行

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数组元素被不同线程轮着改 比如4个线程分别累加 arr[0]、arr[1]、arr[2]、arr[3]，而 sizeof(int) == 4，64字节能塞16个int——前4个很可能同属一行。