即使没有锁也会有内存争用吗？

如何解决即使没有锁也会有内存争用吗？

我正在编写一个多线程代码，其中一堆 std::async 调用在整个程序的持续时间内产生固定数量的线程。每个线程都在只读的基础上使用相同的 const BigData 结构。有来自 const BigData 的频繁随机读取，但线程在其他方面完全独立。是否可以合理地期望获得完美的扩展，或者是否可以预期更多内存访问会放缓？

编辑：经过一些分析后，这似乎是罪魁祸首：

class Point {
  friend Point operator+(const Point& lhs,const Point& rhs) noexcept {
    return Point{lhs.x + rhs.x,lhs.y + rhs.y,lhs.z + rhs.z};
  };
  friend Point operator-(const Point& lhs,const Point& rhs) noexcept {
    return Point{lhs.x - rhs.x,lhs.y - rhs.y,lhs.z - rhs.z};
  };

public:
  Point() noexcept;
  Point(const Real& x,const Real& y,const Real& z) noexcept
    : x{x},y{y},z{z} {};

private:
  Real x{0};
  Real y{0};
  Real z{0};
};

在重构我的代码以避免对 operator+ 和 operator- 进行不必要的调用后，我似乎得到了更好的扩展。

解决方法

是的，可能会放缓。主内存 (RAM) 带宽有限，如果您有多个内核快速读取大量数据，则可能会使内存总线饱和。最大内存带宽通常为每秒数十 GB（请参阅特定处理器的页面，例如 i9-9900K，其中显示 41.6 GB/s）。

同样，一个物理包上的所有内核共享一个 L3 缓存，因此如果您多次读取某些数据，您的缓存命中可能会减少，因为您的线程将彼此的数据从 L3（这是最大的缓存）。

如果您想知道某些配置的减速程度，您只有一种选择：测试它们。如果您提前知道可能需要哪些内存，尤其是在您的访问模式是非顺序的情况下，请考虑向您的代码添加预取指令。