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C++如何使用memory_order_relaxed优化性能

P粉602998670

发布： 2025-09-22 09:29:01

原创

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答案：memory_order_relaxed仅保证原子性，适用于无需严格同步的场景如计数器，可提升性能但可能引入可见性与顺序性问题，需谨慎使用并结合基准测试验证效果。

c++如何使用memory_order_relaxed优化性能

在C++中，

memory_order_relaxed

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是一种比较宽松的内存顺序，它只保证原子操作的原子性，不提供任何同步或排序保证。这意味着编译器和处理器可以自由地对操作进行重排序，只要单个操作仍然是原子的。使用它的目的是在某些特定场景下，通过牺牲一些同步性来换取更高的性能。

使用

memory_order_relaxed

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优化性能的关键在于理解其适用场景。它通常用于计数器、标志位等不需要严格同步的场景。

解决方案

选择合适的场景： 确保你确实不需要严格的同步。例如，一个全局计数器，多个线程对其进行自增操作，即使最终的计数结果略有偏差，对程序的整体逻辑没有影响，那么就可以使用
```
memory_order_relaxed
```
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。

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使用原子变量： 使用
```
std::atomic
```
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来声明你的变量。这是使用任何内存顺序的前提。
指定
```
memory_order_relaxed
```
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：在原子操作中，明确指定
```
memory_order_relaxed
```
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。

#include <atomic>
#include <thread>
#include <iostream>

std::atomic<int> counter = 0;

void increment_counter() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
    }
}

int main() {
    std::thread t1(increment_counter);
    std::thread t2(increment_counter);

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "Counter value: " << counter << std::endl;
    return 0;
}

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在这个例子中，

counter

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是一个原子变量，多个线程并发地对其进行自增操作。由于使用了

memory_order_relaxed

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，线程之间不需要进行额外的同步，从而提高了性能。但是，最终的

counter

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值可能略小于200000，因为不同的线程可能同时读取到相同的值并进行自增，导致某些更新丢失。

使用

memory_order_relaxed

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时，需要注意以下几点：

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数据竞争： 虽然原子操作本身是原子的，但如果多个线程同时访问和修改同一个变量，仍然可能存在数据竞争。
```
memory_order_relaxed
```
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不能解决所有的数据竞争问题，它只是放松了同步要求。
可见性： 一个线程对变量的修改可能不会立即被其他线程看到。这可能会导致一些意外的结果。
顺序性： 操作的顺序可能与代码中的顺序不同。编译器和处理器可能会对操作进行重排序。