Apakah teknik pengaturcaraan bebas kunci dalam C++?

Pengaturcaraan bebas kunci ialah paradigma pengaturcaraan berbilang benang yang mengelakkan penggunaan mekanisme kunci untuk meningkatkan keselarasan. Teknik pengaturcaraan tanpa kunci dalam C++ termasuk: Operasi atom: Menyediakan operasi asas tanpa gangguan seperti jenis atom dan operasi seperti fetch_add. Struktur data tanpa kunci: Struktur data yang tidak menggunakan kunci untuk mengawal akses serentak, seperti baris gilir CAS, tindanan tanpa kunci dan senarai terpaut berasaskan CAS. Peta cincang tanpa kunci: Gunakan peta cincang cuckoo atau peta cincang alamat rantaian untuk mencapai storan dan pengambilan pasangan nilai kunci tanpa kunci.

Teknik pengaturcaraan tanpa kunci dalam C++

Pengenalan

Pengaturcaraan tanpa kunci ialah paradigma pengaturcaraan berbilang benang yang tidak bergantung pada mekanisme kunci untuk menyegerakkan Ini membolehkan program mengelakkan kebuntuan dan menambah baik keselarasan. Artikel ini meneroka teknik pengaturcaraan bebas kunci yang tersedia dalam C++.

Operasi atom

Operasi atom ialah operasi asas yang tidak boleh diganggu. C++11 memperkenalkan perpustakaan atom, yang menyediakan satu siri jenis dan operasi atom, seperti:

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

Struktur data tanpa kunci

Struktur data tanpa kunci tidak memerlukan kunci untuk mengawal akses serentak. Beberapa struktur data bebas kunci yang biasa termasuk:

• Baris Gilir CAS (Baris Gilir Serentak): Baris gilir berdasarkan operasi bandingkan-dan-tukar (CAS).
• Timbunan Tanpa Kunci: Timbunan dilaksanakan menggunakan operasi swap atom.
• Senarai Terpaut: Senarai terpaut berasaskan CAS, menyediakan operasi pemasukan dan pemadaman selamat benang.

Peta Cincang Tanpa Kunci

Peta cincang tanpa kunci ialah sejenis struktur data tanpa kunci yang membolehkan pasangan nilai kunci disimpan dan diambil semula dalam cara tanpa kunci. Pelaksanaan peta cincang tanpa kunci biasa termasuk:

• Peta Cincang cuckoo: Menggunakan dua jadual cincang untuk menghapuskan perlanggaran masa tulis.
• Pemetaan cincang alamat rantaian: Gunakan senarai terpaut untuk mengendalikan konflik.

Kes Praktikal

Pertimbangkan contoh berikut menggunakan baris gilir CAS untuk melaksanakan corak pengeluar-pengguna:

#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;
}

Dalam contoh ini, urutan pengeluar menggunakan baris gilir CAS untuk memasukkan data ke dalam baris gilir dengan cara tanpa kunci, manakala Thread pengguna membaca data daripada baris gilir dengan cara tanpa kunci.

Atas ialah kandungan terperinci Apakah teknik pengaturcaraan bebas kunci dalam C++?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!