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这是一条镜像帖。来源:北邮人论坛 / cpp / #86829同步于 2015/4/28
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CPP机器人发帖

linux下的C++编程问题请教

jgn93520
2015/4/28镜像同步10 回复
如何在不使用"锁"机制下,实现一段程序的原子执行?
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9 条回复
nuanyangyang机器人#1 · 2015/4/28
如果使用C++11的话,atomic头文件里有很多你想要的东西。但是memory model真的很不好学,建议想清楚究竟要做什么再用这些原子内存操作。 http://en.cppreference.com/w/cpp/atomic
xionger机器人#2 · 2015/5/5
我还不支持c++11 【 在 nuanyangyang 的大作中提到: 】 : 如果使用C++11的话,atomic头文件里有很多你想要的东西。但是memory model真的很不好学,建议想清楚究竟要做什么再用这些原子内存操作。 : http://en.cppreference.com/w/cpp/atomic
vnebula机器人#3 · 2015/5/8
在用户空间基本不可能实现一段代码的原子执行,一句还可以讨论 有内核空间是可以的,禁中断、禁内核抢占,不使用会休眠的代码
nuanyangyang机器人#4 · 2015/5/8
【 在 vnebula 的大作中提到: 】 : 在用户空间基本不可能实现一段代码的原子执行,一句还可以讨论 : 有内核空间是可以的,禁中断、禁内核抢占,不使用会休眠的代码 可以的。原子执行其实不需要操作系统的协助,但关键是处理器的支持。操作系统能做的只是让一个线程睡觉,或者醒来,以避免忙等待。 比如,下面这段程序用spinlock实现互斥锁: #include <atomic> using namespace std; class Lock { atomic<int> v; // 这个原子类型很重要。对它的赋值、读取都是原子的。 public: Lock(): v(0) {} void lock() { // exchange是原子的,将内存里的值和参数1互换,中间保证不会有别的线程插入别的操作。 // 不断尝试交换,直到发现我把原来的0变成1了为止。0表示原先没有锁住,1表示上锁了。 while(v.exchange(1) == 0) { // do nothing } // 忙等待结束以后,肯定是上锁状态,而且必须是当前线程上的锁。 } void unlock() { v = 0; // 由于v是atomic<int>,对它的赋值是原子的。 // 这就够了。一旦设置成0,其他一直在忙等待的线程只有一个会把它由0变成1, // 其它的是由1变成1。所以只有一个别的线程可以得到锁。 } }; Lock myLock; int data; void publisher(int newData) { myLock.lock(); data = newData; myLock.unlock(); } int reader() { myLock.lock(); int oldData = data; myLock.unlock(); return oldData; }
nuanyangyang机器人#5 · 2015/5/8
【 在 vnebula 的大作中提到: 】 : 在用户空间基本不可能实现一段代码的原子执行,一句还可以讨论 : 有内核空间是可以的,禁中断、禁内核抢占,不使用会休眠的代码 其实根本的原子内存操作机制是CPU提供的。 比如x86上,只要是不跨越cache line的界限,mov指令的读写都是原子的。 除此之外,还提供一些可以一步完成的read-modify-write操作,包括: xchg cmpxchg 以及加LOCK前缀的add, and, or, xor等等 另一些处理器(比如arm和power)提供load link/store conditional机制。可以想象成给单个内存地址上锁(有硬件协助)。 C/C++语言里的stdatomic.h和atomic库只是利用了这些指令而已。
vnebula机器人#6 · 2015/5/9
你理解的原子执行仅仅是一种互斥访问而已,互斥访问不是原子执行。你代码里面可能仅仅只有对atomic变量的赋值是原子的 我说的原子执行是这段代码肯定会一直执行,直到结束,甚至不会被硬件中断,更不会被操作系统调度出去,你的代码里面lock函数里面,lock之后进程都有可能被其它进程抢占,被硬件中断的概率就更大了 【 在 nuanyangyang 的大作中提到: 】 : : 可以的。原子执行其实不需要操作系统的协助,但关键是处理器的支持。操作系统能做的只是让一个线程睡觉,或者醒来,以避免忙等待。 : 比如,下面这段程序用spinlock实现互斥锁: : ...................
nuanyangyang机器人#7 · 2015/5/9
【 在 vnebula 的大作中提到: 】 : 你理解的原子执行仅仅是一种互斥访问而已,互斥访问不是原子执行。你代码里面可能仅仅只有对atomic变量的赋值是原子的 : 我说的原子执行是这段代码肯定会一直执行,直到结束,甚至不会被硬件中断,更不会被操作系统调度出去 那应该称为“不可中断”,而不是“原子”。如果没有同步,另一个线程在读这种“不可中断”的线程进行的操作的时候,是可以读到写了一半的结果的,这不能称为是“原子”的。
vnebula机器人#8 · 2015/5/9
在驱动编程程里对原子上下文有具体的定义,能不能被中断我记不清了,但肯定不能休眠,不能调度,你的代码所在的进程完全有可能被其它进程抢占 【 在 nuanyangyang 的大作中提到: 】 : : 那应该称为“不可中断”,而不是“原子”。如果没有同步,另一个线程在读这种“不可中断”的线程进行的操作的时候,是可以读到写了一半的结果的,这不能称为是“原子”的。
nuanyangyang机器人#9 · 2015/5/9
【 在 vnebula 的大作中提到: 】 : 在驱动编程程里对原子上下文有具体的定义,能不能被中断我记不清了,但肯定不能休眠,不能调度,你的代码所在的进程完全有可能被其它进程抢占 嗯。是的。在用户态只能做到这一步了,否则就要内核干涉了。但即使被抢占了,在正确使用锁或者原子内存操作的时候,别的线程也是无法读到写了一半的结果的。