Question

我是C ++的新手，我正在编写一个多线程应用程序，不同的编写器会将对象推入堆栈，读者将它们从堆栈中拉出来（或者至少将指针推到对象上）。

C ++中是否内置了可以在不添加锁定代码等的情况下处理此问题的结构？如果没有，那么Boost库呢？

编辑：

您好。感谢最初的好答案。我想我认为这可能是内置的一个原因是我纯粹在x86空间思考并且认为指针的PUSH / POP应该是指令级别的原子动作。

我不确定我最初的预感是否正确，但我想这并不一定适用于所有平台。虽然如果在x86上运行，你是否会将原子PUSH和POP放到堆栈中，如果是这样，这实际上是否使它无锁？

Answer 1

是的：Boost.Thread非常好，应该非常适合您的需求。（现在，很多人都说你几乎可以将Boost视为内置功能。）

仍然没有可以开箱即用的类，但是一旦掌握了同步原语，实现自己的线程安全包装就非常简单，例如，{{ 1}}。它可能看起来像这样（没有实现每个方法......）：

std::stack

如果您不熟悉C ++，请了解RAII。与此案相关的是，Boost.Thread拥有“范围锁定”类，因为忘记释放锁定而难以在腿部射击。

如果您发现自己编写了这样的代码：

template <typename T> class MyThreadSafeStack {
  public:
    void push(const T& item) {
      boost::mutex::scoped_lock lock(m_mutex);
      m_stack.push(item);
    }
    void pop() {
      boost::mutex::scoped_lock lock(m_mutex);
      m_stack.pop();
    }
    T top() const { // note that we shouldn't return a reference,
                    // because another thread might pop() this
                    // object in the meanwhile
      boost::mutex::scoped_lock lock(m_mutex);
      return m_stack.top();
    }

  private:
    mutable boost::mutex m_mutex;
    std::stack<T> m_stack;
}

，那么你应该说不，转而使用RAII（语法不是直接来自Boost）：

void doStuff() {
  myLock.lock();
  if (!condition) {
    reportError();
    myLock.unlock();
    return;
  }
  try {
    doStuffThatMayThrow();
  }
  catch (std::exception& e) {
    myLock.unlock();
    throw e;
  }
  doMoreStuff();
  myLock.unlock();
}

关键是当void doStuff() { scoped_lock lock; if (!condition) { reportError(); return; } doStuffThatMayThrow(); doMoreStuff(); }对象超出范围时，它的析构函数会释放资源 - 在本例中为锁。无论您是通过抛出异常退出范围，还是执行您的同事在您的函数中间偷偷添加的奇怪的scoped_lock语句，或者只是到达函数的末尾，这都会发生。

Answer 2

当前的C ++标准根本没有解决线程问题，所以第一个问题的答案是否定的。一般而言，将锁定构建到基本数据结构中是一个坏主意，因为它们没有足够的信息来正确和/或有效地执行它。相反，应该在使用数据结构的类中执行锁定 - 换句话说，在您自己的应用程序类中执行。

Answer 3

AFAIK，没有内置的C ++支持。您必须使用简单的同步工具同步堆栈操作。如果线程属于同一个进程，则CriticalSection会执行，否则为Mutex。

Answer 4

在C ++和Boost库中没有内置机制来支持这一点（注意：有些人写了thread-safe stacks/etc. in the Boost style）。您必须借用一些代码或在自己的同步中烹饪。

请注意，您的情况可能需要单写入器多读取器保护（SWMRG），其中多个写入器线程可以访问堆栈（但在给定时间点只有一个）并且多个读取器可以访问堆栈（许多在给定的时间点）。里希特有reference implementation。

Answer 5

如果您不想使用锁定，则需要使用无锁堆栈。这实际上并不那么难（无锁队列更难）。您确实需要特定于平台的比较交换原语，例如Windows上的InterlockedCompareExchange，但这并不难抽象。

请参阅此处以获取C＃中的示例：

http://www.boyet.com/Articles/LockFreeRedux.html

Answer 6

如果您在Windows上运行，SLIST会实现一个无锁堆栈（结构为SLIST_HEADER & SLIST_ENTRY）。

该算法使用互锁函数使用相当简单的推/弹单链表列表来实现。唯一不明显的项目是计数器增量以避免ABA问题。

线程安全的C ++堆栈

6 个答案: