Question

我正在重新发明C ++中线程池的轮子。我已经从代码中删除了几乎所有的锁，除了以下构造的多个实例：

std::atomic_size_t counter;

void produce() {
    ++counter;
}

void try_consume() {
    if (counter != 0) {
        --counter;
        // ...
    }
    else {
        // ...
    }
}

所以，我需要这个函数的线程安全无锁版本：

bool take(std::atomic_size_t& value) {
    if (value != 0) {
        --value;
        return true;
    }
    return false;
}

我知道有一个解决方案：使用boost::lockfree::queue<std::monostate>，其中pop()完成工作。有没有更好/更快的解决方案？

Answer 1

您正在实施的构造是计数锁定，或counting semaphore。使用具有trylock版本的库而不是自己编辑的库，这样您就可以获得优化的OS支持的睡眠/唤醒。或者，如果trylock（又名take）失败，您是否总是要做有用的工作？

请注意，您可以避免在实现自己的锁时使用任何传统锁，但是＆＃34;无锁＆＃34;是一个技术术语，与锁定的含义不同。根据定义，消费者在计算机科学意义上可能不是lock-free，因为如果生产者线程被阻止，它可能会永远等待。相关：Lock-free Progress Guarantees

CAS很好。如果它看到计数器已经为0并且具有纯负载（通常使用compare_exchange_weak），则确保您的函数根本不运行memory_order_relaxed。当其他线程试图递增它时，你不希望你的CPU在这个位置上锤击，这样你的线程就会看到一个非零值。

另一个选项是已签名的计数器，并将比较更改为>= 0。检查fetch_add(-1)结果中的过冲，如果是，请更正。（看到计数器暂时为负的线程只看到它＆＃34;锁定＆＃34;）。但这通常不比CAS重试循环好; CAS失败很少，除非争用非常高。用于校正过冲的额外原子操作可能会花费与CAS重试相同（或更多）的成本。

无锁“减少即使不为零”

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