Question

如何在C ++编程语言的X86 CPU上实现高效且线程安全的引用计数系统？

我总是遇到关键操作不是原子的问题，而且可用的X86 Interlock操作不足以实现引用计数系统。

以下文章介绍了此主题，但需要特殊的CPU说明：

http://www.ddj.com/architect/184401888

Answer 1

如今，您可以使用Boost / TR1 shared_ptr＆lt;＆gt;智能指针，以保持您的参考计数参考。

效果很好;没有大惊小怪，没有麻烦。 shared_ptr＆lt;＆gt; class负责引用refcount所需的所有锁定。

Answer 2

在VC ++中，您可以使用_InterlockedCompareExchange。

do
   read the count
   perform mathematical operation
   interlockedcompareexchange( destination, updated count, old count)
until the interlockedcompareexchange returns the success code.

在其他平台/编译器上，使用MS的_InterlockedCompareExchange公开的LOCK CMPXCHG指令的相应内在函数。

Answer 3

严格来说，您需要等到C ++ 0x才能在纯C ++中编写线程安全的代码。

目前，您可以使用Posix，或围绕比较和交换和/或互锁增量/减量创建自己的平台独立包装。

Answer 4

Win32 InterlockedIncrementAcquire和InterlockedDecrementRelease（如果你想要安全并关心可能重新排序的平台，因此你需要同时发出内存障碍）或InterlockedIncrement和InterlockedDecrement（如果你确定你会留下x86），原子，并将完成这项工作。

那就是说，Boost / TR1 shared_ptr＆lt;＆gt;将为您处理所有这些，因此除非您需要自己实施，否则您可能会尽力坚持下去。

Answer 5

请记住，锁定非常昂贵，并且每次在智能指针之间处理对象时都会发生 - 即使对象当前由一个线程拥有（智能指针库也不知道）。 p>

鉴于此，这里可能有一条经验法则（我很乐意予以纠正！）

如果以下内容适用于您：

你有很复杂的数据结构很难编写析构函数（或者STL风格的值语义不合适，因此你需要智能指针来为你做，
您正在使用共享这些对象的多个线程，
你关心表现和正确性

...然后实际的垃圾收集可能是更好的选择。尽管GC在性能上有不好的声誉，但它们都是相对的。我相信它与锁定智能指针相比非常有利。这是CLR团队为什么选择真正的GC而不是使用引用计数的一个重要部分。请参阅this article，特别是如果你有计算的话，这个参考分配意味着什么的明显比较：

没有重新计算：

a = b;

重新计算：

if (a != null)
    if (InterlockedDecrement(ref a.m_ref) == 0)
            a.FinalRelease();

if (b != null)
    InterlockedIncrement(ref b.m_ref);

a = b;

Answer 6

如果指令本身不是原子的，那么你需要将更新相应变量的代码部分作为关键部分。

即您需要使用某种锁定方案阻止其他线程进入该部分代码。当然锁需要是原子的，但你可以在pthread_mutex类中找到一个原子锁机制。

高效的问题：pthread库尽可能高效，并且仍然保证互斥锁对于您的操作系统来说是原子的。

价格昂贵：可能。但是对于需要保证的一切都需要付出代价。

Answer 7

该ddj文章中发布的特定代码增加了额外的复杂性，以解决使用智能指针时的错误。

具体来说，如果您无法保证智能指针在分配给另一个智能指针时不会改变，那么您做错了或者做了一些非常不可靠的事情。如果智能指针在被分配给另一个智能指针时可以改变，这意味着执行赋值的代码不拥有智能指针，这是可疑的开始。

如何在C ++中实现线程安全引用计数

7 个答案: