C++内存序六件套：从严格同步到自由放任

C++内存序既是性能优化的利器，也是并发编程的暗礁。本文将深入解析六种内存序的使用场景，帮助开发者避开陷阱，充分发挥多线程潜力。

C++的这几种内存序用好了能提升性能，用错了可能导致难以调试的问题。

原子操作与内存序枚举

1. std::atomic 的常用操作

基础的加载与存储操作

std::atomic<int> flag{ 0 };
int a = flag.load(); // 读取操作
flag.store(1); // 写入操作

load方法用于原子地获取原子对象的值，store方法则原子地将值替换成非原子参数。默认情况下它们都使用memory_order_seq_cst内存序。

复合原子操作

1. exchange()：原子地替换值并返回旧值。

int main()
{
    std::atomic<int> flag(0);
    int old = flag.exchange(1); // 原子地设为1，返回旧值0
    std::cout << "旧值: " << old << ", 新值: " << flag.load() << std::endl;
    // 输出: 旧值: 0, 新值: 1
}

2. compare_exchange_weak() / compare_exchange_strong()：只有当当前值等于期望值时才替换成新值，否则将当前值写入期望值，返回值表示是否替换成功。

weak版本可能出现虚假失败，必须在循环中使用，但在某些平台上性能更好。strong版本保证只有值真正不同时才失败，更直观。

std::atomic<int> counter(0);void increment()
{
    int expected = counter.load();
    while (!counter.compare_exchange_weak(expected, expected + 1))
    {
        // 失败时 expected 已被更新为当前值，再次尝试
    }
}int main()
{
    std::vector threads;
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        threads.emplace_back(increment);
    for (auto& t : threads)
        t.join();
    std::cout << "最终计数: " << counter << std::endl; // 10
}

3. fetch_add() / fetch_sub()：对整数或指针原子地执行加/减，返回旧值。

std::atomic<int> total(0);void add(int n)
{
    for (int i = 0; i < 1000; ++i)
        total.fetch_add(n);
}int main()
{
    std::vector threads;
    for (int i = 0; i < 4; ++i)
        threads.emplace_back(add, 1