Проблема: одновременно несколько потоков выполняют неблокируемое чтение/запись общей переменной `counter` — операция `counter++` неатомарна, возникает гонка за данными и неверный итог.
Корректные способы синхронизации (с примерами):
1) Мьютекс (правильно, но сильно сериализует доступ)
```
pthread_mutex_t m = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int counter = 0;
void* inc(void* arg){
for(int i = 0; i < $100000$; ++i){
pthread_mutex_lock(&m);
counter++;
pthread_mutex_unlock(&m);
}
return NULL;
}
```
2) C11 атомики (лучше по производительности при высокой конкуренции)
```
#include atomic_int counter = ATOMIC_VAR_INIT(0);
void* inc(void* arg){
for(int i = 0; i < $100000$; ++i)
atomic_fetch_add_explicit(&counter, 1, memory_order_relaxed);
return NULL;
}
```
3) Батчинг (рекомендация для максимальной производительности — уменьшает число синхронных операций)
```
atomic_int counter = ATOMIC_VAR_INIT(0);
void* inc(void* arg){
int local = 0;
const int C = $100$; // размер батча
for(int i = 0; i < $100000$; ++i){
local++;
if(local == C){
atomic_fetch_add_explicit(&counter, local, memory_order_relaxed);
local = 0;
}
}
if(local) atomic_fetch_add_explicit(&counter, local, memory_order_relaxed);
return NULL;
}
```
Влияние на производительность (кратко):
- Без синхронизации — некорректно, но максимально быстро (ноль затрат на синхронизацию).
- С мьютексом — каждое ++ выполняется под блокировкой: доступ почти полностью сериализуется, высокая задержка/низкая пропускная способность при большом числе потоков.
- С атомиками — быстрее, так как операции атомарного инкремента менее дорогие, но при интенсивном обновлении одного счётчика возникает "ping‑pong" кеш‑линий между ядрами, что ограничивает масштабируемость.
- Батчинг снижает количество дорогостоящих синхронных операций примерно в $C$ раз: число атомик‑операций ≈ $T\times \lceil 100000/C\rceil$ для $T$ потоков, что обычно даёт существенный прирост.
Ожидаемый корректный итог: при $T$ потоках final = $T\times 100000$.
Рекомендация: для простого счётчика используйте атомики с memory_order_relaxed; если потоков много и частые обновления — примените локальные буферы/батчинг и редкие атомарные добавления.