Verwenden „std::atomic'-Variablen Sperren, und wenn ja, wie?

Die Position von Sperren in std::atomic-Variablen

Im Zusammenhang mit atomaren Variablen, wo die Datenintegrität von entscheidender Bedeutung ist, ein weit verbreitetes Missverständnis entsteht rund um die Existenz und Speicherung von Sperren innerhalb solcher Variablen. Entgegen der landläufigen Meinung können atomare Variablen Sperren verwenden, um die Datenkonsistenz aufrechtzuerhalten, insbesondere wenn es sich um größere Datenstrukturen handelt, die von der CPU nicht atomar manipuliert werden können.

Sperrenimplementierung

Die übliche Implementierung für diese Sperren ist eine Hash-Tabelle von Mutexes oder Spinlocks, wobei die Adresse des atomaren Objekts als dient Schlüssel. Diese Hash-Tabelle befindet sich in einem gemeinsam genutzten Speicherbereich, auf den alle Threads zugreifen können, die mit der atomaren Variablen arbeiten.

Erfassung sperren

Wenn ein Thread versucht, die atomare Variable zu ändern, wird er Zuerst erhält die mit der Variablenadresse verknüpfte Sperre. Dadurch wird sichergestellt, dass jeweils nur ein Thread auf die Variable zugreifen und diese ändern kann, wodurch Datenbeschädigungen oder Race Conditions verhindert werden.

Kollisionsbehandlung

Es ist wichtig zu beachten, dass Hash-Kollisionen auftreten kann auftreten, was zu Situationen führt, in denen mehrere atomare Objekte dieselbe Sperre teilen können. Dies ist zwar kein Korrektheitsproblem, kann jedoch zu Leistungseinbußen führen, da mehrere Threads um den Zugriff auf die gemeinsame Sperre konkurrieren.

Sperrenfreie Objekte

In Fällen, in denen Die atomare Variable ist sperrenfrei, es ist keine externe Sperre erforderlich, um die Datenkonsistenz aufrechtzuerhalten. Dies ist typischerweise bei kleineren Datentypen der Fall, die von der CPU atomar manipuliert werden können. Der Nachteil besteht darin, dass solche Implementierungen möglicherweise nur eingeschränkt mit größeren, komplexen Datenstrukturen umgehen können.

Deadlock-Verhinderung

Es ist hervorzuheben, dass std::atomic-Operationen spezifisch sind Entwickelt, um Deadlocks zu verhindern. Dies wird dadurch gewährleistet, dass keine std::atomic-Funktion versucht, mehr als ein Objekt gleichzeitig zu sperren.

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