Лекции

Разбираем, почему в C++ гонка данных ( data race) — это не «иногда неверный результат», а формальное Undefined Behavior: компилятор и CPU получают право переупорядочивать операции. Отделяем логическую гонку ( race condition) от гонки данных, разбираем типичные ловушки вроде « join() всё исправит» и « sleep_for поможет», и показываем два базовых способа лечения: std::mutex и std::atomic. В конце — ментальная схема диагностики и список типичных ошибок.

Собираем «словарь» базовых операций std::atomic в C++: атомарные чтение/запись через load() и store(), RMW‑операции семейства fetch_add()/ fetch_sub() и побитовые fetch_and()/ fetch_or()/ fetch_xor(), «замена с возвратом» через exchange(), а также условное обновление (CAS) через compare_exchange_weak/ compare_exchange_strong. Разбираем типовые паттерны (тикеты, state machine, атомарный max), mermaid‑схему и частые ошибки, которые приводят к потерянным обновлениям и редким багам.

Разбираем, зачем в std::atomic существует std::memory_order: чем отличается атомарность от упорядочивания, почему режим std::memory_order::seq_cst используется по умолчанию в load()/ store()/ fetch_add(), где уместен std::memory_order::relaxed (метрики и счётчики), и какие типичные ошибки приводят к редким и трудноуловимым багам в многопоточном коде.

Разбираем протокол публикации данных в модели памяти C++: как связка std::memory_order_release (публикация) и std::memory_order_acquire (подхват) гарантирует видимость подготовленных данных между потоками. Показаны минимальные шаблоны producer/consumer, ключевые инварианты (когда это корректно, а когда начинается data race), сравнение с relaxed/ seq_cst, а также пример с memory_order_acq_rel для операций read-modify-write.

Разбираем, как в C++20/23 ждать изменения атомарного значения без прожига CPU: чем std::atomic<T>::wait() лучше spin-wait, как правильно сочетать wait() с notify_one()/ notify_all(), почему ожидание почти всегда оформляют через while, и как публиковать данные с помощью memory_order_release/ memory_order_acquire. Отдельно смотрим минималистичный флаг std::atomic_flag и паттерн “сделать один раз”.