C++ 다중 스레드 프로그래밍에서 메모리 장벽의 역할은 무엇입니까?

C++ 다중 스레드 프로그래밍에서 메모리 장벽의 역할은 스레드 간 데이터의 일관성을 보장하는 것입니다. 스레드가 예상된 순서대로 실행되도록 하여 데이터 경합을 방지합니다. C++는 순차 일관성 장벽, 획득/해제 장벽, 소비/완화 장벽과 같은 메모리 장벽을 제공합니다. 코드에 메모리 장벽을 추가하면 데이터 경합을 방지하고 스레드 간의 올바른 데이터 일관성을 보장할 수 있습니다.

C++ 다중 스레드 프로그래밍에서 메모리 장벽의 역할

C++ 다중 스레드 프로그래밍에서 메모리 장벽은 스레드 간의 데이터 일관성을 보장하도록 설계된 특별한 코드 시퀀스입니다. 여러 스레드가 동시에 공유 데이터에 액세스하면 데이터 경합이 발생하여 데이터 손상이나 프로그램 충돌이 발생할 수 있습니다. 메모리 장벽은 스레드가 예상된 순서대로 실행되도록 하여 데이터 경합을 방지합니다.

메모리 장벽 유형

C++은 여러 유형의 메모리 장벽을 제공합니다.

• 순차 일관성 장벽(std::memory_order_seq_cst): 모든 스레드가 일관된 순서로 메모리의 데이터를 볼 수 있도록 합니다.
• acquire/release 장벽 (std::memory_order_acquire/release): 획득 장벽은 실행 시 모든 데이터가 로드되었는지 확인하고, 릴리스 장벽은 실행 후 모든 데이터가 저장되도록 보장합니다.
• 기타 장벽(std::memory_order_consume/relaxed): 소비 장벽은 최적화를 금지하는 데 사용되는 반면, 완화된 장벽은 보장이 없으며 주로 디버깅 목적으로 사용됩니다.

실용 사례

다음 샘플 코드를 고려하세요.

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;
}

스레드 1과 스레드 2가 동시에 실행되는 경우 데이터 읽기 및 쓰기가 겹쳐서 스레드 1이 이전 공유 변수를 보게 될 수 있습니다. 새 값 값을 작성합니다. 이를 방지하려면 코드에 메모리 장벽을 추가하면 됩니다.

순차 일관성 장벽을 추가한 후 코드는 다음과 같습니다.

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;
}

순차 일관성 장벽은 스레드 1이 공유 변수를 업데이트하기 전에 공유 변수의 최신 값을 로드하고 스레드 2는 스레드 1이 계산을 완료하기 전에 대기하도록 보장합니다. 공유 변수에 쓰기. 이는 데이터 경합을 방지하고 스레드 간의 올바른 데이터 일관성을 보장합니다.

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