软件中的常见操作是复制内存块。在C/C++中，我们经常调用函数memcpy来达到这个目的。
但是，如果在复制数据时另一个线程正在修改源或目标，会发生什么情况？结果从根本上是不可预测的，并且几乎肯定是编程错误。
既然复制函数是错误的，为什么要以这种方式编写它呢？假设您正在用 C++ 实现 JavaScript 引擎，例如 Google v8。在 JavaScript 中，我们有 SharedArrayBuffer 实例，可以从不同的线程修改和复制它们。作为开发 JavaScript 引擎的工程师，您无法始终阻止用户编写有错误的代码。
无论如何，您都会遇到数据竞争：两个或多个线程同时访问同一内存位置，其中至少有一个访问是写入操作，而没有同步机制来确保这些操作按特定顺序发生。
会发生什么？ C++ 标准规定数据竞争会导致未定义的行为。实际上，C++ 语言不会告诉您会发生什么。可能会发生崩溃。当然，JavaScript 工程师不愿意看到崩溃。
重要的是，“未定义的行为”也不会告诉您一定存在错误。实际上，它告诉您作为程序员，您有额外的责任来确保代码是安全的。编程语言本身不提供任何保证。
为什么像 C 和 C++ 这样的语言会留下未定义的行为？
一个很好的比喻是一个拥有许多子组件的组织，可以随时添加新的子组件。想象一下行星的星际联邦。星际联邦可以指定明确定义的总体法律，但仍会存在特定于您居住的星球的剩余极端情况。
这就是 C 和 C++ 的精神：这些编程语言可以针对非常广泛的平台。对于其中一些平台来说，数据竞争不会产生任何后果……而对于其他平台来说，数据竞争可能会带来很大的问题或只是速度缓慢。此外，通过不指定行为，它允许编译器设计者进行一些选择。因此，编程语言将其留给您来检查。
考虑一个冲突的内存复制，例如，您从数组 A 复制到数组 B，而另一个线程从数组 B 复制到数组 A。在大多数平台下，这不会导致崩溃或任何特别危险的情况。在最坏的情况下，您的数组中可能会出现垃圾数据。
但如果您使用自动清理工具，您仍然可能会收到有关数据争用的警告，即使它无关紧要。您可以通过告诉工具您已检查副本是否安全来消除警告。
相反，您可以滚动自己的“安全”内存副本，以原子方式逐字节加载内容（例如）。 C++20 中可能的解决方案如下所示：
void safe_memcpy ( char * dest , const char * src , size_t count ) { for ( size_t i = 0 ; i <计数; + + i ) { 字符输入= std :: atomic_ref < const char > ( src [ i ] ) 。加载（ std :: memory_order_relaxed ） ； std :: atomic_ref < char > ( dest [ i ] ) 。存储（输入， std :: memory_order_relaxed ） ； } }
我们现在已经废除了任何类型的未定义行为。代码应该是完全“安全”的，不再有数据竞争。
那么为什么不总是使用这种安全的方法呢？
因为它可能比传统内存复制慢 40 倍。
这成为一个工程问题。有时候，性能确实并不重要。
在编程中，几乎没有免费的午餐。你通常会做出选择：追求高绩效但承担更多责任，或者牺牲绩效以减少后顾之忧。
原文： https://lemire.me/blog/2025/02/07/thread-safe-memory-copy/