複雑なデータ構造のアトミック変数は本当にロックを使用しますか?使用する場合はどのように使用しますか?

アトミック変数とロック

マルチスレッド プログラミングの領域では、アトミック変数は一貫したデータ操作を保証する上で重要な役割を果たします。ただし、複数の要素を持つ foo のような複雑なデータ構造になると、アトミック変数内のロックの存在に関する懸念が生じます。

アトミック変数とロックのパズル

より大きなアトミックタイプにはロックが必要であるという推定にもかかわらず、観察はそうではないことを示唆しています。次のコード スニペットは、この現象を示しています。

#include <iostream>
#include <atomic>

struct foo {
    double a;
    double b;
};

std::atomic<foo> var;

int main()
{
    std::cout << var.is_lock_free() << std::endl;
    std::cout << sizeof(foo) << std::endl;
    std::cout << sizeof(var) << std::endl;
}

このコードの出力は次のとおりです。

0
16
16

ご覧のとおり、is_lock_free() メソッドはアトミック変数 var に対して 0 を返します。ただし、そのサイズはその基礎となるデータ構造 foo のサイズと同じままです。これにより次のような疑問が生じました: ロックはどこに保存され、アトミック変数の複数のインスタンスにどのように影響しますか?

ロック メカニズムの公開

の一般的な実装アトミック変数内のロックには、ミューテックスのハッシュ テーブルが含まれます。アトミック オブジェクトのアドレスはキーとして機能し、一意のロックに割り当てます。このハッシュ関数は、複数のアトミック変数が個別のロックにマッピングされることを保証し、それらのアクセス操作を効果的に分離します。

潜在的な影響とパフォーマンスに関する考慮事項

ハッシュ テーブル内の衝突により、次のような問題が発生する可能性があります。同じロックを共有する複数のアトミック オブジェクト。これによって正確性が損なわれることはありませんが、パフォーマンスのボトルネックが発生する可能性があります。異なるオブジェクト間の独立した競合の代わりに、複数のスレッドが共有ロックへのアクセスを競合する可能性があります。

デッドロックの不在

ではデッドロックが発生しないことに注意することが重要です。これは、 std::atomic 操作が複数のオブジェクトのロックを同時に取得しようとしないためです。この設計により、余分な競合が正確さに影響を与えないようにしますが、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。

結論

アトミック変数は、データの整合性を維持するために、複雑なデータ構造に対してロック メカニズムを採用しています。これらのロックは通常、アトミック変数のアドレスがキーとして機能するミューテックスのハッシュ テーブルとして実装されます。共有ロックによりパフォーマンスの問題が発生する可能性がありますが、デッドロックは std::atomic 関数の設計によって防止されます。

以上が複雑なデータ構造のアトミック変数は本当にロックを使用しますか?使用する場合はどのように使用しますか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。