Operasi atom dalam pengurusan memori C++

Operasi atom adalah penting untuk mengurus memori yang dikongsi dalam persekitaran berbilang benang, memastikan bahawa akses kepada memori adalah bebas antara satu sama lain. Pustaka standard C++ menyediakan jenis atom, seperti std::atomic_int, dan fungsi ahli seperti load() dan store() untuk melaksanakan operasi atom. Operasi ini sama ada dilakukan sepenuhnya atau tidak sama sekali, menghalang kerosakan data yang disebabkan oleh akses serentak. Kes praktikal seperti baris gilir tanpa kunci menunjukkan aplikasi praktikal operasi atom Gunakan fetch_add() untuk mengemas kini penunjuk kepala dan ekor barisan secara atom untuk memastikan keatoman dan ketekalan operasi baris.

Operasi Atom dalam Pengurusan Memori C++

Operasi atom ialah urutan arahan yang dilaksanakan dalam satu operasi atom, antara jadual sistem. Ini bermakna bahawa operasi itu sama ada akan dilaksanakan sepenuhnya atau tidak sama sekali, dan ia tidak akan terganggu di tengah jalan. Ini adalah penting untuk menguruskan memori dalam persekitaran berbilang benang, kerana kami boleh memastikan bahawa akses kepada memori yang dikongsi adalah bebas antara satu sama lain.

Jenis atom dalam perpustakaan standard C++

Pustaka standard C++ menyediakan koleksi jenis atom, termasuk:

• std::atomic_int: integer atom
std::atomic_int：原子整数
• std::atomic_bool：原子布尔值
• std::atomic_size_t：原子 size_t 类型

原子操作

为了对原子变量执行原子操作，可以使用 std::atomic 类提供的成员函数：

• load()：加载原子变量的当前值
• store()：将值存储到原子变量中
• fetch_add()：原子地将值添加到原子变量中
• compare_exchange_strong()：比较当前值并仅在匹配时交换

实战案例：无锁队列

让我们创建一个无锁队列来演示原子操作的实际应用：

#include <deque>
#include <atomic>

template<typename T>
class ConcurrentQueue {

  private:
    std::deque<T> data;
    std::atomic<size_t> head;
    std::atomic<size_t> tail;

  public:
    ConcurrentQueue() {
        head.store(0);
        tail.store(0);
    }

    void push(T item) {
        data[tail.fetch_add(1)] = item;
    }

    T pop() {
        if (head == tail) {
            return T{};
        }

        return data[head.fetch_add(1)];
    }

    size_t size() {
        return tail - head;
    }
};

这个队列使用原子操作来确保对队列的操作是原子和一致的。push() 方法使用 fetch_add() 来原子地增加 tail 并存储新元素。pop() 方法使用 fetch_add() 来原子地增加 head std::atomic_bool: Nilai Atomic Boolean

std::atomic_size_t: Atom size_t type

Operasi Atom

Untuk melaksanakan operasi atom pada pembolehubah atom, anda boleh menggunakan fungsi ahli yang disediakan oleh kelas std::atomic:

🎜🎜load() : Muatkan nilai semasa pembolehubah atom Nilai🎜simpan(): Simpan nilai ke dalam pembolehubah atom🎜fetch_add(): Secara atom tambah nilai pada pembolehubah atom🎜compare_exchange_strong(): Bandingkan nilai semasa dan tukar hanya jika ia sepadan🎜🎜Kes praktikal: tanpa kunci baris gilir🎜🎜🎜Mari buat baris gilir tanpa kunci Untuk menunjukkan operasi atom dalam tindakan: 🎜rrreee🎜 Baris gilir ini menggunakan operasi atom untuk memastikan operasi pada baris gilir adalah atom dan konsisten. Kaedah push() menggunakan fetch_add() untuk menambahkan tail secara atom dan menyimpan elemen baharu. Kaedah pop() menggunakan fetch_add() untuk menambahkan head secara atom dan mendapatkan semula elemen. 🎜🎜🎜Kesimpulan🎜🎜🎜Operasi atom sangat berguna dalam pengaturcaraan berbilang benang, ia boleh memastikan akses serentak kepada memori dikongsi adalah konsisten dan boleh diramal. Pustaka standard C++ menyediakan koleksi jenis atom dan operasi yang berkaitan, membolehkan kami melaksanakan struktur data tanpa kunci dengan mudah, dengan itu meningkatkan prestasi dan kebolehpercayaan kod serentak. 🎜

Atas ialah kandungan terperinci Operasi atom dalam pengurusan memori C++. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!