Урок 12: Гонки данных, deadlock и атомарные операции

Этот урок углубляется в три сложные для отладки угрозы: гонка данных (точное определение в C++), deadlock (два потока ждут друг друга) и атомарные операции (std::atomic) как лёгкая альтернатива mutex для простых счётчиков.

data race = двое пишут на одной бумаге одновременно. deadlock = двое держат то, что нужно другому, и ждут. atomic = операция, которая неделима — её нельзя чередовать.

гонка данных (data race): Согласно стандарту C++: два потока обращаются к одной и той же области памяти, хотя бы один пишет, и между ними нет синхронизации. Приводит к неопределённому поведению.
неопределённое поведение (UB): Ситуация, когда стандарт C++ не определяет, что произойдёт — компилятор может сгенерировать любой код, включая сбои, неверные значения или иногда правильную работу.
взаимоблокировка (deadlock): Состояние, при котором два или более потоков ждут друг от друга освобождения mutex, и ни один никогда не может продолжить.
атомарная операция (atomic): Операция, которая выполняется как неделимая единица. std::atomic<T> в C++ гарантирует, что read-modify-write не будет прерван другим потоком.
compare-exchange: Атомарная операция, которая сравнивает текущее значение с ожидаемым; если они равны, заменяет его новым значением. Основа алгоритмов без блокировок (lock-free).