0

0

c++如何避免伪共享 c++ false sharing问题与解决【性能】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-12-26 09:05:03

|

936人浏览过

|

来源于php中文网

原创

避免伪共享的关键是让不同线程访问的变量分属不同缓存行;现代CPU以64字节为缓存行单位,若逻辑无关变量被频繁修改且同处一行,会因MESI协议频繁同步而严重降速。

c++如何避免伪共享 c++ false sharing问题与解决【性能】

避免伪共享(False Sharing)的关键是让不同线程访问的变量不落在同一个缓存行(Cache Line)里。现代CPU以64字节为单位加载缓存行,若两个被不同线程频繁修改的变量恰好落在同一缓存行,即使它们逻辑上无关,也会因缓存一致性协议(如MESI)频繁同步,导致性能急剧下降。

识别伪共享风险的变量布局

结构体或类中相邻定义的变量容易被编译器连续分配,尤其当它们被不同线程写入时。例如:

// 危险:a 和 b 很可能在同一缓存行,被线程1和线程2分别修改
struct Counter {
  int a; // 线程1写
  int b; // 线程2写
};

alignas(64) 或填充字段(padding)将热点变量隔离到独立缓存行,是最直接有效的方式。

用 alignas 强制对齐到缓存行边界

C++11 起支持 alignas,可确保变量起始地址按64字节对齐,天然避开与其他变量共享缓存行:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

剪映
剪映

一款全能易用的桌面端剪辑软件

下载
  • 对单个变量: alignas(64) std::atomic counter;
  • 对结构体成员:把需隔离的字段单独对齐,其余字段放前面或后面
  • 注意:alignas 仅控制起始地址,不自动填充;若结构体内多个 alignas(64) 成员紧挨着,仍可能共用缓存行,需手动留空

手动填充(Padding)控制内存布局

在关键变量前后插入足够字节的填充,确保它独占一个缓存行:

struct PaddedCounter {
  char pad1[60]; // 填充至前一缓存行末尾
  std::atomic value; // 单独占据第64字节起始的新缓存行
  char pad2[60]; // 防止后续成员挤进来
};

更稳健的做法是用 sizeof(std::atomic) + 前后 padding 计算,或借助 std::hardware_destructive_interference_size(C++17):

  • std::hardware_destructive_interference_size 是标准推荐的缓存行大小(通常为64),用于隔离会竞争的变量
  • std::hardware_constructive_interference_size 用于提示“可放一起”的变量(如只读数据)

设计层面规避:减少跨线程写同一结构体

比加 padding 更根本的解法是重构数据结构:

  • 每个线程操作独立对象(如 thread-local storage、per-thread counters)
  • 避免把多个线程写入的计数器塞进同一个结构体;改用数组+线程ID索引,再最后归并
  • 无锁编程时特别注意:原子变量若逻辑上属于不同线程职责,必须物理隔离

工具辅助:Linux 下可用 perf record -e cache-misses 结合火焰图定位高缓存失效热点;Intel VTune 也能识别 false sharing 模式。

相关文章

数码产品性能查询
数码产品性能查询

该软件包括了市面上所有手机CPU,手机跑分情况,电脑CPU,电脑产品信息等等,方便需要大家查阅数码产品最新情况,了解产品特性,能够进行对比选择最具性价比的商品。

下载

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

相关专题

更多
golang结构体相关大全
golang结构体相关大全

本专题整合了golang结构体相关大全,想了解更多内容,请阅读专题下面的文章。

193

2025.06.09

golang结构体方法
golang结构体方法

本专题整合了golang结构体相关内容,请阅读专题下面的文章了解更多。

184

2025.07.04

string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

311

2023.08.02

int占多少字节
int占多少字节

int占4个字节,意味着一个int变量可以存储范围在-2,147,483,648到2,147,483,647之间的整数值,在某些情况下也可能是2个字节或8个字节,int是一种常用的数据类型,用于表示整数,需要根据具体情况选择合适的数据类型,以确保程序的正确性和性能。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

511

2024.08.29

c++怎么把double转成int
c++怎么把double转成int

本专题整合了 c++ double相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

46

2025.08.29

C++中int的含义
C++中int的含义

本专题整合了C++中int相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

179

2025.08.29

treenode的用法
treenode的用法

​在计算机编程领域,TreeNode是一种常见的数据结构,通常用于构建树形结构。在不同的编程语言中,TreeNode可能有不同的实现方式和用法,通常用于表示树的节点信息。更多关于treenode相关问题详情请看本专题下面的文章。php中文网欢迎大家前来学习。

529

2023.12.01

C++ 高效算法与数据结构
C++ 高效算法与数据结构

本专题讲解 C++ 中常用算法与数据结构的实现与优化,涵盖排序算法(快速排序、归并排序)、查找算法、图算法、动态规划、贪心算法等,并结合实际案例分析如何选择最优算法来提高程序效率。通过深入理解数据结构(链表、树、堆、哈希表等),帮助开发者提升 在复杂应用中的算法设计与性能优化能力。

2

2025.12.22

笔记本电脑卡反应很慢处理方法汇总
笔记本电脑卡反应很慢处理方法汇总

本专题整合了笔记本电脑卡反应慢解决方法,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

1

2025.12.25

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
PostgreSQL 教程
PostgreSQL 教程

共48课时 | 6万人学习

Git 教程
Git 教程

共21课时 | 2.2万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号