时间:2022-01-12 08:51:51 | 栏目:C代码 | 点击:次
无锁操作的本质依赖的原子操作,C++11提供了atomic的原子操作支持
atomic
compare_exchange_weak / compare_exchange_strong
当前值与期望值相等时,修改当前值为设定值,返回true
当前值与期望值不等时,将期望值修改为当前值,返回falsememory_order枚举值
template<typename T> class lock_free_stack { private: struct node { T data; node* next; node(T const& data_): data(data_) { } }; std::atomic<node*> head; public: void push(T const& data) { node* const new_node=new node(data); new_node->next=head.load(); /* ** 当前值.compare_exchange_weak(期望值, 设置值) ** 单线程的情况: ** 第一次执行while循环: ** 此时当前值与期望值相等,修改当前值为设定值 head = new_node,返回true ** 多线程的情况: ** 第一次执行循环体的时候: ** compare_exchange_weak如果失败, 返回false, 证明有其他线程更新了栈顶head, ** 当前值与期望值不等时,将期望值修改为当前值, 即new_node->next等于新的栈顶head, ** 被其他线程更新的新栈顶值会被更新到new_node->next中, ** 因此循环可以直接再次尝试压栈而无需由程序员更新new_node->next。 ** 然后第二次执行循环体: ** 此时 head == new_node->next, 所以 head = new_node. ** 如果这是仍有其他线程干扰,则仍为循环更新new_node->next */ while(!head.compare_exchange_weak(new_node->next,new_node)); } };
示例代码如下:
bool compare_and_swap ( int *memory_location, int expected_value, int new_value) { if (*memory_location == expected_value) { *memory_location = new_value; return true; } return false; }
所谓ABA(见维基百科的ABA词条),问题基本是这个样子:
虽然P1以为变量值没有改变,继续执行了,但是这个会引发一些潜在的问题。ABA问题最容易发生在lock free 的算法中的,CAS首当其冲,因为CAS判断的是指针的地址。如果这个地址被重用了呢,问题就很大了。(地址被重用是很经常发生的,一个内存分配后释放了,再分配,很有可能还是原来的地址)
eg:
好比你拿着一个装满钱的手提箱在飞机场,此时过来了一个火辣性感的美女,然后她很暖昧地挑逗着你,并趁你不注意的时候,把用一个一模一样的手提箱和你那装满钱的箱子调了个包,然后就离开了,你看到你的手提箱还在那,于是就提着手提箱去赶飞机去了。
这就是ABA的问题。
Fetch-And-Add (FAA)
一般用来对变量做+1的原子操作
Test-And-Set (TAS)
写值到某个内存位置并传回其旧值
参考文章