C 11의 원자적 연산은 어떻게 ABA 카운터 기술을 사용하여 잠금 없는 대기열을 활성화할 수 있습니까?

ABA 카운터 기술을 사용하는 잠금 없는 대기열은 객체 버전을 추적하여 교착 상태를 방지하고 동시성을 향상시킵니다. 이 기술에서는 버전이 변경될 때마다 증가하는 카운터가 각 개체에 할당됩니다. 그러나 CAS는 단일 값의 원자 비교 및 ​​업데이트만 지원하므로 C 11 CAS를 사용하여 이 카운터를 구현하는 것은 어려운 일입니다.

해결책은 여러 값을 동시에 원자적으로 수정하는 데 있습니다. 카운터와 다음 포인터를 인접한 메모리에 배치하면 std::atomic x86-64에서 잠금 없는 cmpxchg16b를 생성합니다. 이 작업은 두 값을 원자적으로 업데이트하여 ABA 카운터 의미를 유지합니다.

명시적인 인라인 어셈블리가 부족함에도 불구하고 이 접근 방식은 정확성을 보장하고 느린 라이브러리 함수 호출의 사용을 방지합니다. 성능을 더욱 향상시키려면 포인터의 원자적 작업과 카운터의 원자적 작업을 분리하기 위해 공용체를 사용하는 것이 좋습니다. 이 트릭은 컴파일러의 최적화 기능을 활용하여 포인터만 읽기 위한 효율적인 코드를 생성합니다.

효율성과 정확성을 보장하려면 다음을 확인하십시오.

• 컴파일러는 포인터 하나만 액세스하기 위한 효율적인 코드를 생성합니다. Union 회원입니다.
• Union 유형 말장난이 지원되거나 허용됩니다(C의 GNU 방언 ).
• 객체가 정렬됩니다(64비트의 경우 16B, 32비트의 경우 8B).
• -mcx16은 x86-64 아키텍처에서 cmpxchg16b를 활성화하는 데 사용됩니다.
• 포인터 uintptr_t 원자 객체는 잠금이 없습니다(종종 x32 및 32비트 ABI(16B 객체에는 해당되지 않음).

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