Quelles sont les techniques de programmation sans verrouillage en C++ ?

La programmation sans verrouillage est un paradigme de programmation multithread qui évite l'utilisation de mécanismes de verrouillage pour améliorer la concurrence. Les techniques de programmation sans verrouillage en C++ incluent : Opérations atomiques : fournit des opérations de base ininterrompues telles que les types atomiques et des opérations telles que fetch_add. Structures de données sans verrouillage : structures de données qui n'utilisent pas de verrous pour contrôler les accès simultanés, telles que les files d'attente CAS, les piles sans verrouillage et les listes chaînées basées sur CAS. Carte de hachage sans verrouillage : utilisez une carte de hachage de coucou ou une carte de hachage d'adresse de chaîne pour obtenir un stockage et une récupération de paires clé-valeur sans verrouillage.

Techniques de programmation sans verrouillage en C++

Introduction

La programmation sans verrouillage est un paradigme de programmation multithread qui ne repose pas sur un mécanisme de verrouillage pour synchroniser les threads. Cela permet aux programmes d’éviter les blocages et d’améliorer la concurrence. Cet article explore les techniques de programmation sans verrouillage disponibles en C++.

Opérations atomiques

Les opérations atomiques sont des opérations de base qui ne peuvent être interrompues. C++ 11 a introduit la bibliothèque atomique, qui fournit une série de types et d'opérations atomiques, tels que :

std::atomic<int> counter;
counter.fetch_add(1);
int value = counter.load();

Structures de données sans verrouillage

Les structures de données sans verrouillage ne nécessitent pas de verrous pour contrôler les accès simultanés. Certaines structures de données courantes sans verrouillage incluent :

• File d'attente CAS (file d'attente simultanée) : File d'attente basée sur une opération de comparaison et d'échange (CAS).
• Pile sans verrouillage : Une pile implémentée à l'aide d'opérations d'échange atomique.
• Liste liée : Liste liée basée sur CAS, fournissant des opérations d'insertion et de suppression sécurisées pour les threads.

Carte de hachage sans verrouillage

Une carte de hachage sans verrouillage est un type de structure de données sans verrouillage qui permet de stocker et de récupérer des paires clé-valeur sans verrouillage. Les implémentations courantes de cartes de hachage sans verrouillage incluent :

• cuckoo Hash Map : Utilise deux tables de hachage pour éliminer les collisions au moment de l'écriture.
• Mappage de hachage d'adresse de chaîne : Utilisez des listes chaînées pour gérer les conflits.

Cas pratique

Considérez l'exemple suivant d'utilisation de la file d'attente CAS pour implémenter le modèle producteur-consommateur :

#include <atomic>
#include <queue>
#include <thread>

std::atomic_bool producer_done{false};
std::queue<int> queue;

void producer() {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        while (!queue.empty())
            std::this_thread::yield();
        queue.push(i);
    }
    producer_done = true;
}

void consumer() {
    while (!producer_done || !queue.empty()) {
        int value;
        if (queue.pop(value))
            std::cout << value << std::endl;
    }
}

int main() {
    std::thread producer_thread(producer);
    std::thread consumer_thread(consumer);
    producer_thread.join();
    consumer_thread.join();
    return 0;
}

Dans cet exemple, le thread producteur utilise la file d'attente CAS pour insérer des données dans la file d'attente sans verrouillage, tandis que les threads consommateurs lisent les données de la file d'attente sans verrouillage.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!