Futex (Fast Userspace Mutex)：C++ 同步原语在高并发下减少系统调用开销的基石 在现代多核处理器架构下，并发编程已成为软件开发不可或缺的一部分。为了确保多个线程安全地访问共享资源，同步机制扮演着核心角色。然而，传统的同步机制往往伴随着高昂的性能开销，尤其是在高并发场景下。系统调用是操作系统为用户程序提供的与内核交互的接口，每次系统调用都需要从用户态切换到内核态，这个过程涉及上下文切换、权限检查和TLB刷新等一系列操作，其开销远高于用户态的指令执行。本文将深入探讨 Linux 内核提供的一种高效同步原语——Futex (Fast Userspace Mutex)，以及它如何作为 C++ std::mutex、std::condition_variable 等同步机制的底层实现，在高并发场景下显著减少系统调用开销，从而提升程序的整体性能。 1. 并发编程中的同步挑战与传统方案的局限性 在多线程环境中，如果多个线程同时读写同一个共享数据，可能会导致数据不一致或程序崩溃。因此，我们需要同步机制来确保同一时间只有一个线程访问临界区（critical section）。 …
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