以下代码是从 PARSEC benchmark suite for shared-memory multiprocessors 中的模拟退火应用程序中提取的原子指针类的框架。 .
在该应用程序中,中央数据结构是一个图形(更具体地说,是集成电路的网表)。图中的每个节点都有一个指示其物理位置的属性。该算法产生许多线程,每个线程重复并随机选择两个节点并交换它们的物理位置,如果这样可以为芯片带来更好的路由成本。
由于图很大,每个线程都可以选择任意一对节点,唯一可行的解决方案是无锁并发数据结构 (CDS)。这就是为什么以下 AtomicPtr
类是至关重要的(它用于以无锁方式自动交换指向两个物理位置对象的指针)。
函数atomic_load_acq_ptr()
是在汇编代码中定义的,与 std::atomic<T*>::load(memory_order_acquire)
密切对应.
我想使用 C++11 原子实现该 CDS。
template <typename T>
class AtomicPtr {
private:
typedef long unsigned int ATOMIC_TYPE;
T *p __attribute__ ((aligned (8)));
static const T *ATOMIC_NULL;
inline T *Get() const {
T *val;
do {
val = (T *)atomic_load_acq_ptr((ATOMIC_TYPE *)&p);
} while(val == ATOMIC_NULL);
return val;
}
inline void Swap(AtomicPtr<T> &X) {
// Define partial order in which to acquire elements to prevent deadlocks
AtomicPtr<T> *first;
AtomicPtr<T> *last;
// Always process elements from lower to higher memory addresses
if (this < &X) {
first = this;
last = &X;
} else {
first = &X;
last = this;
}
// Acquire and update elements in correct order
T *valFirst = first->Checkout(); // This sets p to ATOMIC_NULL so all Get() calls will spin.
T *valLast = last->PrivateSet(valFirst);
first->Checkin(valLast); // This restores p to valLast
}
};
std::atomic<T*>::exchange()
方法只能用于交换裸T*
带有 std::atomic<T*>
的指针目的。两个怎么交换std::atomic<T*>
对象以无锁方式?
我能想到的是 AtomicPtr
下面的类本身可以基于 std::atomic<T*>
通过声明:
std::atomic<T*> p;
并替换所有 atomic_load_acq_ptr()
通过 std::atomic<T*>::load(memory_order_acquire)
来电并替换所有 atomic_store_rel_ptr()
通过 std::atomic<T*>::store(memory_order_release)
来电.但我的第一个想法是 std::atomic<T*>
应该替换 AtomicPtr
本身,并且可能有一种聪明的方式来交换std::atomic<T*>
直接对象。有什么想法吗?
最佳答案
在我看来,获得所需内容的更简单方法是复制您在此处看到的逻辑。
问题是不可能跨两个原子对象进行原子操作,所以你必须遵循一个过程:
- 对原子进行排序(以避免死锁)
- “锁定”除最后一个以外的所有对象(递增顺序)
- 在最后一个上自动执行操作
- 执行操作并一次“解锁”其他操作(降序)
当然,这是非常不完美的:
- 不是原子的:当你忙于锁定一个变量时,任何尚未锁定的变量都可以改变状态
- 不是无障碍的:如果由于某种原因一个线程在锁定一个变量时被阻塞,所有其他挂起的线程也会被阻塞;小心避免这里出现死锁(如果你有其他锁的话)
- 脆弱:锁定变量后崩溃会让您陷入困境,避免可能抛出和/或使用 RAII 来“锁定”的操作
然而,在只有 2 个对象(因此需要锁定一个对象)的情况下,它在实践中应该工作得相对较好。
最后,我要说两句:
- 为了锁定你需要能够定义一个标记值,
0x01
通常适用于指针。 - C++ 标准不保证
std::atomic<T*>
无锁,您可以使用std::atomic<T*>::is_lock_free()
检查您的特定实现和平台.
关于c++ - 在 C++11 中以无锁方式原子交换两个 std::atomic<T*> 对象?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/18349688/