C++中的无锁编程技术有哪些?

无锁编程是一种多线程编程范例,避免使用锁机制以提高并发性。c++++ 中的无锁编程技术包括:原子操作:提供不可中断的基本操作,如原子类型和 fetch_add 等操作。无锁数据结构:不使用锁控制并发访问的数据结构,如 cas 队列、无锁栈和基于 cas 的链表。无锁哈希映射:使用 cuckoo 哈希映射或链地址法哈希映射实现无锁键值对存储和检索。

C++中的无锁编程技术有哪些?

C++中的无锁编程技术

引言

无锁编程是多线程编程的一种范例,它不依赖于锁机制来同步线程。这使得程序可以避免死锁,并提高并发性。本文将探讨 C++ 中可用的无锁编程技术。

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原子操作

原子操作是不可中断的基本操作。C++11 引入了原子库,提供一系列原子类型和操作,如:

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

无锁数据结构

无锁数据结构不需要锁来控制并发访问。一些常见的无锁数据结构包括:

CAS队列 (Concurrent Queue):基于 compare-and-swap (CAS) 操作的队列。无锁栈 (Lock-free Stack):使用原子交换操作实现的栈。链表 (Linked List):基于 CAS 的链表,提供线程安全的插入和删除操作。

无锁哈希映射

无锁哈希映射是无锁数据结构的一种,它允许以无锁方式存储和检索键值对。常见的无锁哈希映射实现包括:

cuckoo 哈希映射:使用两个哈希表来消除写时冲突。链地址法哈希映射:使用链表来处理冲突。

实战案例

考虑以下使用 CAS 队列实现生产者-消费者模式的示例:

#include #include #include std::atomic_bool producer_done{false};std::queue 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;}

在该示例中,生产者线程使用 CAS 队列以无锁方式向队列插入数据,而消费者线程从队列中以无锁方式读取数据。

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