在许多情况下,第二个内存排序参数compare_exchange
被设定为memory_order_relaxed
。在这些情况下,省略它通常并没有错,只是效率可能较低。
这是一个简单的、无锁的列表/堆栈的示例,它需要第二个不同的排序参数compare_exchange_weak
为了避免数据竞争。
致电push
可以并发执行,但为了避免无锁数据操作的复杂性,
假设在调用时不能从堆栈中删除节点push
被处决;即避免悬空指针。
template<typename T>
class mystack {
struct node {
node *next = nullptr;
T data;
int id;
node(int id) : id{id} { }
};
std::atomic<node *> head{nullptr};
public:
void push(T data, int id);
bool pop(T &data); // not implemented
};
template<typename T>
void mystack<T>::push(T data, int id)
{
node *newnode = new node{id};
newnode->data = std::move(data);
node *current_head = head.load(std::memory_order_relaxed); // A
for (;;)
{
newnode->next = current_head;
if (head.compare_exchange_weak(current_head, newnode,
std::memory_order_release, // B
std::memory_order_acquire)) // C
{
/*
* 'current_head' may not be derefenced here since the initial load (at A)
* does not order memory 'current_head' is pointing at.
*
* a release barrier (at B) is necessary to make 'newnode' available
* to other threads
*/
std::cout << "Insertion successful\n";
break;
} else
{
/*
* 'current_head' is the updated head pointer after 'compare_exchange' failed
* Since it was inserted by another thread (the CAS failed),
* an acquire barrier must be set (at C) in order to be able to access data
* 'current_head' is pointing at.
*/
std::cout << "Insertion failed after head changed to id: " <<
current_head->id << std::endl;
}
}
}
In push
, 最初的load
(A处)是一个宽松的操作,这意味着即使head
指针被原子加载,
它可能不会被取消引用,因为它引用的内存在此线程中是无序的。
In case compare_exchange_weak
返回成功,newnode
插入到列表的头部,并通过设置释放屏障(在 B 处)可供其他线程使用。
另一个访问此数据的线程(稍后,通过pop
)需要设置获取障碍。
In case compare_exchange_weak
返回失败(虚假地忘记),另一个线程刚刚插入了一个新的node
实例和current_head
更新为新值head
.
Since current_head
现在指向在另一个线程中分配和释放的数据,如果出现以下情况,则需要获取屏障current_head
将被取消引用。
这是事实,因为cout
失败消息包括current_head->id
.
如果省略最后一个参数,则第一个屏障参数将用于失败load
场景,但由于这是一个释放障碍,
有效屏障会衰减到memory_order_relaxed
,导致数据争用current_head->id
.