Question

我有一个相当复杂的C99一致的共享库。它包含大量全局变量和许多短函数，但用户只能直接使用少量函数。

我想将它重构为一个线程安全的库。为此，我会让用户传递每个函数的句柄。句柄将是一个指向结构的指针，该结构包含以前的全局变量。

在这种情况下，性能很重要，我不想破坏它。在实现句柄时我需要注意什么？例如，典型的函数看起来像这样

void calculate(){
    for (int i=0; i<N; i++){   
        particle[i].x += G * particle[i].y;
        other_function_that_does_something_to_particle();
    }
}

天真地，我会添加一个这样的句柄

void calculate(struct Handle* h){
    for (int i=0; i<h->N; i++){   
        h->particle[i].x += h->G * h->particle[i].y;
        other_function_that_does_something_to_particle(h);
    }
}

看起来效率很低。还有更好的方法吗？

Answer 1

传递指针的成本通常很低。它对体系结构有更大的影响，其中参数通过堆栈，而当参数通过寄存器时，参数更小。

使用const指针（指向const数据的指针）。当数据可以被其他线程修改时，使用volatile字段或指针说明符。并使用restrict。

所有类型说明符都有一定的影响。例如，在没有restrict的情况下处理多个引用时，即使已经读取了值，编译器也可能被迫重新读取值。等等。

值得一读：https://en.wikipedia.org/wiki/Restrict

Answer 2

这不一定慢。在某些体系结构上，它甚至可以更快，因为它们必须将全局变量的地址加载到寄存器中（例如ARM）。只需检查您的平台的PCS和ABI，以确保如何最好地传递参数，以便在寄存器中传递句柄/上下文指针。

我会让h本身保持不变，但是：struct Handle * const h。这样可以防止h被意外修改。

如果您可以转到C11，请查看_Thread_local存储类说明符。这可能就是你想要的。但是，如果手动实现可能更有效，则取决于您的系统。

如何在线程安全的C库中有效地实现句柄

2 个答案: