C++ 线程中的内存范围共享：确保数据不会卡在缓存中

当将内存位置的地址从一个线程发送到另一个线程时，如何确保数据没有卡在CPU缓存中，并且第二个线程实际读取了正确的值？（我正在使用socketpair（）发送 从一个线程到另一个线程的指针）

<>和相关问题，C++编译器如何与线程原语一起，找出同步处理需要特别处理的内存地址。

struct Test { int  fld; }

thread_1 ( ) {
  Test *ptr1 = new Test;
  ptr1->fld = 100;
  ::write(write_fd, &ptr1, sizeof(ptr1));
}

thread_2 () {
  Test *ptr2;
  ::read(read_fd, &ptr2, sizeof(ptr2));
  // WHAT MAGIC IS REQUIRED TO ENSURE THIS ?
  assert(ptr2->fld == 100 );
}

---

如果希望在同一进程中的线程之间传递值，我将确保

std:：atomic

作为字段类型，并使用相关的setter和getter函数。显然，将指针从一个进程传递到另一个进程根本不起作用，除非它来自一个保证在两个进程中具有相同地址的内存区域-例如共享内存，但是您不应该需要套接字

编译器通常不知道如何处理缓存，除了

原子类型（从技术上讲，原子通常使用单独的指令处理，而不是缓存刷新和缓存失效，处理器硬件处理相关的“与其他处理器谈论缓存内容”）

当在进程之间或进程内传递时，操作系统（当然会有bug）会做类似的事情。但是对于传递指针，您不能依赖于此，新接收的指针值是正确的，但是指针指向的内容不是缓存管理的

在某些处理器中，可以使用内存屏障来调整线程之间内存内容的正确顺序。这迫使处理器“在此点之前执行所有内存操作”。但是，在系统调用（如
读取
和
写入
）的情况下，操作系统应为您处理好这一问题，并确保在
读取
开始读取它要存储在套接字缓冲区中的内存之前，内存已正确写入，而
write
在存储数据后会有一个内存障碍（在本例中是指针的值，但内存障碍会影响该点之前的所有读取和/或写入）

如果要实现自己的原语来传递数据，而处理器没有缓存一致性（大多数现代处理器都有），则还需要为写入端添加缓存刷新，为读取端添加缓存失效。这是架构依赖的，在标准C或C++中没有支持（在某些处理器中，只有OS功能[内核模式]）可以刷新或使缓存内容无效，在其他处理器中，它可以在用户模式代码中完成——这些操作的粒度也会发生变化，可能需要刷新或失效整个缓存系统，或者在32, 64次或128字节的单个行可以同时刷新）
 C++。您不需要关心缓存之类的实现细节。你唯一需要做的就是确保C++在关系之后发生。
正如Mats Peterson的回答所示，
std:：atomic
是实现这一目标的一种方法。对原子变量的所有访问都是有序的，尽管顺序可能不是静态确定的（即，如果有两个线程试图写入同一个原子变量，则无法预测最后发生的写入）

另一种强制同步的机制是
std:：mutex
。线程可以尝试锁定互斥体，但一次只能有一个线程锁定互斥体。其他线程将阻塞。编译器将确保当一个线程解锁互斥锁，而下一个线程锁定互斥锁时，第一个线程的写操作可以被第二个线程读取。如果这需要刷新缓存，编译器将对此进行安排

另一种机制是
std:：atomic\u thread\u fence
。如果线程之间共享多个对象（所有对象都在同一方向上），则此选项非常有用。您可以将其中一个元素设置为原子元素，并在该原子变量上“附加”栅栏，而不是将它们全部设置为原子元素。然后最后写入原子变量，然后首先读取。显然，这最好封装在一个类中。
想知道如何在原子中放置完整的结构<代码>结构测试包装器{std:：atomic wrapped；

，ptr1和ptr2是*TestWrapper。原子类型仅适用于简单类型，因此您必须声明每个字段

atomic

。或者执行其他操作……；）嗯。实际上，我还有一个缓冲区，发送到另一个线程以写入网络；我想知道这是否是一个通用设计！谢谢帮助。如果您有中等大小的数据（以千字节为单位）结构，那么很可能最好发送一个副本，而不是指针[显然对于没有序列化机制的类不起作用]。请注意，如果希望非一致性处理器缓存同步，则开销非常大-所花费的主要时间是将受影响的数据实际写入内存，并以缓存线大小的块在受影响的内存区域上进行迭代。因此，进行可能适合缓存的复制通常比缓存维护快。