内存屏障搭配volatile能否避免数据竞争？是否必须使用原子整数？

这种实现不是线程安全的，你必须使用原子整数来避免数据竞争问题。

核心问题分析 #

你的循环线程中，loop.loop_variable++是一个非原子的读-改-写操作，对应的汇编被拆成了三条独立指令：

movl    loop.0(%rip), %eax  // 读取loop_variable到寄存器
addl    $1, %eax            // 寄存器内完成加1
movl    %eax, loop.0(%rip)  // 将结果写回内存

这三条指令之间存在执行窗口，完全可能被另一个线程的写操作打断。

当另一个线程执行loops.loop_variable = loops.limit时（对应汇编是先读取limit到寄存器，再写回loop_variable），如果刚好在循环线程读取loop_variable到寄存器之后、写回之前完成写入，那么循环线程后续会把加1后的旧值写回内存，直接覆盖掉另一个线程设置的limit值。这会导致循环无法正确终止，或者出现其他不符合预期的执行结果，属于典型的数据竞争场景。

为什么需要原子整数 #

原子整数的增量操作（比如C++中的std::atomic<int>::fetch_add(1)）会被编译成单条原子指令（x86平台上通常是lock addl），它能保证读-改-写的整个过程不会被其他线程打断，从根本上消除这类数据竞争。同时原子操作自带的内存序语义，也能配合你提到的内存屏障，保证线程间的内存可见性和操作顺序。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Samuel Squire