试验：多线程竞争写

下面一段代码将试验不同条件下多线程竞争对变量进行累加的效果：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

#define MAX_NUM 5000000

int num = 0;

void* thread_func(void* param)
{
for (int i=0; i<MAX_NUM; ++i)
{
++num;
}
return NULL;
}

int main()
{
pthread_t t1, t2;
pthread_create(&t1, NULL, thread_func, NULL);
pthread_create(&t2, NULL, thread_func, NULL);
pthread_join(t1, NULL);
pthread_join(t2, NULL);
printf("%d\n", num);
return 1;
}

假设没有竞争，则num最终输出的结果应该是10000000

试验一：执行上面的代码输出5315953

试验二：将蓝色的这行的定义修改为：volatile int num = 0;

        执行后输出5431651。

        虽然没有得到正确的结果，但从数值上看出，volatile对数据同步还是有一些效果的。

试验三：在红色的行前增加一行代码：__sync_synchronize();

        执行后输出7443185

        试验说明，内存屏障能够进一步加快多核间的内存数据同步。

试验四：将红色的这行修改为__sync_add_and_fetch(&num, 1);

        执行后得到了正确结果10000000

        由此说明，多核条件下并发累加，只有原子操作才能得到正确的结果。volatile关键字和内存屏障都不能解决。

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进一步思考：如下是CPU的结构图

线程在操作num这个数的时候，都会把num载入自己的 L1 cache line

当CPU0上的线程1改写了num的值，L1 cache line为标示为脏。然后，CPU0上的cache line会同步到CPU 1上的cache line，然后CPU1读取数据的时候，就会是最新的数据。

如果按照这种数据同步原理，则试验一应该得到正确的结果。但为什么结果又不正确呢？

CPU， L1 CACHE， 内存，这三者之间的数据同步机制究竟是如何进行的？希望有大虾予以指教。