Question

我有两个指针指向多线程C ++应用程序中的大图形对象。我试着每5分钟更换一次。哪种方式安全且性能最佳？ C ++ 11 atomic<>是一个不错的选择吗？

Answer 1

交换是否需要是原子的？即你需要保证另一个线程在交换时不能观察到它们具有相同的值吗？

如果您不需要保证交换是原子的，那么只需使用两个std::atomic<T*>对象并使用临时交换它们：

T* tmp = p1;
p1 = p2.load();
p2 = tmp;

如果你需要交换是原子的，那么在标准C ++中你需要将它们存储在同一个结构中，所以它可以在一个步骤中更新，例如。

struct TwoPointers { T* p1; T* p2; }
std::atomic<TwoPointers> p;

然后你可以像这样交换它们：

auto old = p.load();
p = { old.p2, old.p1 };

这使用双字原子操作，可能在幕后使用互斥体实现，因此通过临时的简单分配可能会表现得更好，但我怀疑它会每五分钟产生一次差异。

上述两个版本都假设只有一个线程会在任何时候尝试交换它们，因为尽管以原子方式加载旧值，并且以原子方式完成新值的写入，但在这两个步骤之间有一个窗口，在此期间另一个线程可以更改指针值。如果这是一个问题，请改用std::atomic<TwoPointers>来代替：

auto old = p.load();
while (!p.compare_exchange_strong(old, { old.p2, old.p1 }))
{ };

在循环中使用compare_exchange_strong比单个原子商店稍微慢一点，但如果每五分钟只发生一次，你就不会注意到差异。

这个TwoPointers解决方案也意味着两个指针共享一个缓存行，但如果它们是每隔五分钟只读一次，那么这不是问题。