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C++ 多线程编程中 memory barriers 的作用是什么?

王林

王林

发布时间:2024-05-24 13:06:01

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来源于php中文网

原创

c++++ 多线程编程中,内存屏障的作用是确保线程之间数据的一致性。它通过强制线程按照预期顺序执行来防止数据竞争。c++ 提供了顺序一致性屏障、acquire/release 屏障和 consume/relaxed 屏障等类型的内存屏障。通过在代码中添加内存屏障,可以防止数据竞争,确保线程之间的正确数据一致性。

C++ 多线程编程中 memory barriers 的作用是什么?

C++ 多线程编程中内存屏障的作用

在 C++ 多线程编程中,内存屏障是一段特殊的代码序列,旨在确保线程之间的数据一致性。当多个线程同时访问共享数据时,可能会出现数据竞争的情况,导致数据损坏或程序崩溃。内存屏障通过强制线程按照预期的顺序执行来防止数据竞争。

内存屏障的类型

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C++ 中提供了多种类型的内存屏障:

Shell脚本编写基础 中文WORD版
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Shell本身是一个用C语言编写的程序,它是用户使用Linux的桥梁。Shell既是一种命令语言,又是一种程序设计语言。作为命令语言,它交互式地解释和执行用户输入的命令;作为程序设计语言,它定义了各种变量和参数,并提供了许多在高级语言中才具有的控制结构,包括循环和分支。它虽然不是Linux系统核心的一部分,但它调用了系统核心的大部分功能来执行程序、建立文件并以并行的方式协调各个程序的运行。因此,对于用户来说,shell是最重要的实用程序,深入了解和熟练掌握shell的特性极其使用方法,是用好Linux系统

下载
  • 顺序一致性屏障 (std::memory_order_seq_cst):确保所有线程看到内存中的数据都是按照顺序一致的。
  • acquire/release 屏障 (std::memory_order_acquire/release):acquire 屏障确保在执行时已加载所有数据,而 release 屏障确保在执行后已存储所有数据。
  • 其他屏障 (std::memory_order_consume/relaxed):consume 屏障用于禁止优化,relaxed 屏障没有保证,主要用于调试目的。

实战案例

考虑以下示例代码:

int shared_value = 0;

void thread1() {
  // 从共享变量中读取
  int value = shared_value;
  
  // 使用该值进行计算
  value += 1;

  // 将更新后的值写入共享变量
  shared_value = value;
}

void thread2() {
  // 将新的值写入共享变量
  shared_value = 10;
}

如果线程 1 和线程 2 并发执行,则有可能读写数据会重叠,导致线程 1 看到共享变量在写入新值之前旧的值。为了防止这种情况,可以在代码中添加内存屏障。

添加顺序一致性屏障后,代码将:

void thread1() {
  // 从共享变量中读取
  int value = shared_value;
  
  // 使用该值进行计算
  value += 1;

  // 强制线程按顺序执行
  std::atomic_thread_fence(std::memory_order_seq_cst);

  // 将更新后的值写入共享变量
  shared_value = value;
}

void thread2() {
  // 强制线程按顺序执行
  std::atomic_thread_fence(std::memory_order_seq_cst);

  // 将新的值写入共享变量
  shared_value = 10;
}

顺序一致性屏障确保线程 1 在更新共享变量之前加载共享变量的最新值,并且线程 2 在写入共享变量之前等待线程 1 完成计算。这样可以防止数据竞争,确保线程之间的正确数据一致性。

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