C++内存屏障：如何有效控制多线程访问内存的顺序？
2023-06-24 20:52:50
深夜i
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C++
内存屏障
多线程
内存访问
控制顺序
在多线程程序中，对于共享的内存资源的访问是一个很重要的问题。如果多个线程同时访问同一块内存，并且不进行正确的同步和控制，就会导致数据的不一致性和其他的一系列问题。为了保证多线程程序的正确性和稳定性，C++提供了内存屏障（memory barrier）的机制，用来有效控制多线程访问内存的顺序。
内存屏障是一种硬件或者软件的机制，用来控制指令的执行顺序。在多线程程序中，内存屏障主要用来保证不同线程中对内存的访问顺序。如果不进行顺序控制，会导致对同一个变量的读写顺序无法确定，可能会产生一系列的不确定性。
在C++中，内存屏障分为两种：编译器屏障和CPU屏障。编译器屏障是由编译器生成的指令，用来指导编译器生成正确的CPU指令序列。CPU屏障是由CPU硬件实现的指令，用来保证CPU执行顺序的正确性。
C++中的内存屏障有acquire、release和full memory order三种类型。
acquire屏障用来在读操作前保证前面的写操作对其他线程可见。在进行了acquire屏障之后，当前线程所执行的后续读操作能够读到之前所有线程已经执行过的写操作。acquire屏障可以用来控制读操作的顺序。
release屏障用来在写操作后保证其他线程能够读到更新后的数据。在进行了release屏障之后，当前线程所执行的后续写操作会更新到其他线程读到的数据。release屏障可以用来控制写操作的顺序。
full memory order（全内存顺序）是最强的屏障，用来同时控制读操作和写操作的顺序。
除了这三种常见的内存屏障外，C++中还提供了其他的内存屏障来满足不同的需求，如对齐屏障、内存回收屏障等。
总的来说，C++内存屏障是多线程编程中的重要机制，可以有效地控制多个线程之间对共享内存的访问顺序，避免数据的不一致性和其他的问题。对于高级的多线程程序设计，掌握内存屏障的原理和使用方法是非常重要的。
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