Question

以下代码是取自PARSEC benchmark suite for shared-memory multiprocessors中模拟退火应用程序的原子指针类的骨架。

在该应用中，中央数据结构是图形（更具体地，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。该算法重复产生许多线程和每个线程，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。

因为图形很大并且每个线程都可以选择任何一对节点，所以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（它用于以无锁方式原子地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)紧密对应。

我想使用C ++ 11 atomics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()方法只能用于与T*对象交换裸std::atomic<T*>指针。如何以无锁方式交换两个std::atomic<T*>对象？

我能想到的是，下面的AtomicPtr类本身可以基于std::atomic<T*>声明：

std::atomic<T*> p;

并按atomic_load_acq_ptr()替换所有std::atomic<T*>::load(memory_order_acquire)次来电，并将所有atomic_store_rel_ptr()次来电替换为std::atomic<T*>::store(memory_order_release)。但我首先想到的是std::atomic<T*>应该取代AtomicPtr本身，并且可能有一种聪明的方式直接交换std::atomic<T*>个对象。有什么想法吗？

Answer 1

在我看来，获得你想要的更简单的方法是复制你在这里看到的逻辑。

问题在于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：

命令原子（以避免死锁）
“锁定”除最后一个（递增顺序）以外的所有内容
在最后一个
执行操作并一次“解锁”其他一个（递减顺序）

这当然是非常不完美的：

非原子：当您忙于锁定变量时，任何尚未锁定的变量都可以改变状态
not obstruction free：如果由于某种原因在锁定变量时线程被阻塞，则所有其他未决线程也被阻止;小心避免死锁（如果你有其他锁）
脆弱：锁定变量后崩溃让你陷入困境，避免可能抛出和/或使用RAII“锁定”的操作

然而，在仅有2个物体的情况下，它应该在实践中相对较好（因此可以锁定一个物体）。

最后，我有两点评论：

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*>无锁定，您可以使用std::atomic<T*>::is_lock_free()检查此特定实施和平台。

Answer 2

没有螺旋锁的最接近的是：

std::atomic<T> a;
std::atomic<T> b;
a = b.exchange(a);

b的线程安全。

a可能无法同时访问。

Answer 3

您是否检查了CAS（比较和交换）操作？

   std::atomic<T*> v;

      while(!v.compare_exchange_weak(old_value,new_value, std::memory_order_release, memory_order_relaxed))

在C ++ 11中以无锁方式对两个std :: atomic <t >对象进行原子交换？</t >

3 个答案:

在C ++ 11中以无锁方式对两个std :: atomic <t *>对象进行原子交换？</t *>

3 个答案:

在C ++ 11中以无锁方式对两个std :: atomic <t >对象进行原子交换？</t >