Bagaimanakah saya boleh melaksanakan kaunter ABA tanpa kunci dalam C 11 menggunakan CAS dan meminimumkan overhed prestasi?

Bagaimanakah saya boleh melaksanakan pembilang ABA dengan c 11 CAS?

Untuk mengemas kini dua nilai secara atom secara serentak, cipta struct atom bersebelahan. Katakan anda menggunakan std::atomic untuk melaksanakan ini. Kemudian, tindakan berikut akan berlaku:

1. Gunakan arahan kunci cmpxchg16b pada pemproses x86-64 melalui kompilasi gcc.
2. Elakkan pemasangan sebaris dan pilih sintaks C untuk kecekapan.
3. Gunakan kesatuan sekerja untuk membolehkan pemuatan struktur individu yang cekap ahli.
4. Pastikan penjajaran 16B (atau 8B untuk penunjuk 32-bit) untuk mengelakkan isu prestasi pada seni bina x86.
5. Gunakan -mcx16 untuk binaan x86-64, kerana cmpxchg16b tidak disokong secara konsisten oleh awal x86-64 CPU.

Perhatikan bahawa objek atom harus bebas kunci, terutamanya untuk CPU x86. Penyusun seperti gcc7 dan kemudiannya mungkin memanggil libatomik dan bukannya menggunakan kunci sebaris cmpxchg16b. Dalam senario sedemikian, pertimbangkan perkara berikut:

• Sahkan bahawa pengkompil menghasilkan kod yang cekap untuk membaca ahli individu tanpa menggunakan kunci cmpxchg16b pasangan.
• Pastikan bahawa mengakses satu ahli kesatuan selepas mengubah suai yang berbeza ditakrifkan dengan baik untuk pelaksanaan. Ini adalah sah dalam GNU C tetapi mungkin mengalami gelagat yang tidak ditentukan jika anda mematuhi sepenuhnya ISO C .
• Pastikan objek dijajarkan dengan betul, kerana salah penjajaran boleh menyebabkan kemerosotan prestasi pada seni bina x86.
• Kekalkan penjajaran untuk penunjuk 32-bit, kerana objek atom yang lebih besar daripada penunjuk mungkin menggunakan kunci pada x86-64 CPU.

Berikut ialah contoh kod C 11 yang menunjukkan ciri-ciri ini:

#include <atomic>
#include <stdint.h>

using namespace std;

struct node {
  struct alignas(2*sizeof(node*)) counted_ptr {
    node *    ptr;
    uintptr_t count;  // use pointer-sized integers to avoid padding
  };

  // hack to allow reading just the pointer without lock-cmpxchg16b,
  // but still without any C++ data race
  struct counted_ptr_separate {
    atomic<node *>    ptr;
    atomic<uintptr_t> count_separate;  // var name emphasizes that accessing this way isn't atomic with ptr
  };

  static_assert(sizeof(atomic<counted_ptr>) == sizeof(counted_ptr_separate), "atomic<counted_ptr> isn't the same size as the separate version; union type-punning will be bogus");
  // TODO: write member functions to read next.ptr or read/write next_and_count

  union {  // anonymous union: the members are directly part of struct node
    alignas(2*sizeof(node*)) atomic<counted_ptr> next_and_count;
    counted_ptr_separate  next;
  };
};

Ringkasnya, mengubah suai dua nilai secara atom secara serentak memerlukan reka bentuk yang teliti, pertimbangan pengkompil dan pengoptimuman penjajaran . Dengan mengikuti garis panduan ini, anda boleh melaksanakan kaunter ABA tanpa kunci dalam C 11 dengan kod yang cekap dan betul.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah saya boleh melaksanakan kaunter ABA tanpa kunci dalam C 11 menggunakan CAS dan meminimumkan overhed prestasi?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!