Question

我正在努力了解锁是如何工作的。

假设我想在C ++中实现一个非常简单的锁定

class Resource{
    public:
    bool lock();
    void unlock();
    ... methods to change/read the Resource ...

    private:
    bool isLocked;
}

资源的用户调用lock()，如果isLocked为真，则lock()返回false，资源的用户必须等待或执行其他操作。如果isLocked为false，则lock()将isLocked设置为true，并返回true。然后调用者可以对资源做任何他想做的事情。之后他在资源上调用unlock()将isLocked设置为false。

但是，如果资源的两个用户在同一时间调用lock()怎么办？这种情况很少发生吗？我认为更正式地说，这涉及使lock()操作“原子化”，尽管我并不确定这个词是什么意思。

Answer 1

使用旧的标准C ++，您无法实现自己的锁，因为锁变量本身处于数据竞争中。

C ++ 11和C11添加原子变量，您可以将其用于此目的;例如在C ++中：

#include <atomic>

std::atomic<bool> isLocked;

bool lock() { return !isLocked.exchange(true); }

void unlock() { isLocked = false; }

这里的关键是原子交换和（隐式）原子存储，它生成特殊的硬件指令，并且总是无竞争，并且你不能用普通变量“伪造”。

Answer 2

“原子”表示操作无法中断。也就是说，无论其他线程/进程的行为如何，您都可以确定该操作的语义是相同的。你的lock()电话中的某些内容可能必须是原子的，这是对的。大多数体系结构提供了一些有保证的原子行为的有用指令 - 您可能还会发现一些基于这些操作的库，以便在您编程的更高层提供更大的灵活性。

Answer 3

这一点都不罕见。它被称为竞争条件，并且是多线程代码中许多（如果不是大多数）错误的原因。

C ++标准实际上没有线程/原子性的任何概念，等等，¹所以你需要依赖你的操作系统提供的同步原语（或者可能通过Boost）。

<小时/> <子> 1。对于C ++ 11，情况不再如此。

实现锁定

3 个答案: