使用32 位元原子實作64 位元原子計數(shù)器
簡介：
簡介：本文介紹了64 位元原子計數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn)，使用32 位元原子操作。它旨在提供對共享計數(shù)器的高效、無鎖訪問，特別適合具有多個讀取器和單個寫入器的場景。
設(shè)計注意事項：建議的設(shè)計是基於「SeqLock」的概念，它利用 32位生成計數(shù)，其中低位用作讀鎖
class counter {
atomic<uint32_t> lo_;
atomic<uint32_t> hi_;
atomic<uint32_t> gen_;
uint64_t read() const {
auto acquire = memory_order_acquire;
uint32_t lo, hi, gen1, gen2;
do {
gen1 = gen_.load(acquire);
lo = lo_.load(acquire);
hi = hi_.load(acquire);
gen2 = gen_.load(acquire);
} while (gen1 != gen2 || (gen1 & 1));
return (uint64_t(hi) << 32) | lo;
}
void increment() {
auto release = memory_order_release;
gen_.fetch_add(1, release);
uint32_t newlo = 1 + lo_.fetch_add(1, release);
if (newlo == 0) {
hi_.fetch_add(1, release);
}
gen_.fetch_add(1, release);
}
};代碼實現(xiàn)：
- 設(shè)計評估：
- 正確性： 設(shè)計提供了64位元原子計數(shù)器的有效實現(xiàn)，防止競爭條件並確保所有執(zhí)行緒都看到一致的值。
- 效率：使用 32 位元原子而不是 64 位元原子可以提高效能，特別是在 64 位元原子操作成本高昂的系統(tǒng)中。
無鎖性：SeqLock設(shè)計消除了對鎖的需求，從而實現(xiàn)高並發(fā)訪問
替代解決方案：void increment() {
auto release = memory_order_release;
uint64_t count = lo_.load(release) | (uint64_t(hi_.load(release)) << 32);
count++;
lo_.store(count & uint32_t(-1), release);
hi_.store((count >> 32) & uint32_t(-1), release);
}
需要注意的是，原子讀-修改-寫（RMW）操作對於增量操作。相反，更有效的方法是使用帶有釋放記憶體排序的純載入和儲存：
結(jié)論：建議的實作提供了一個高效且正確的解決方案用於使用32 位元原子建立64 位元原子計數(shù)器。 SeqLock 設(shè)計確保計數(shù)器在無鎖定的情況下運行，同時允許多個讀取器和單個寫入器同時操作，而不會引入資料競爭。以上是如何僅使用 32 位元原子實現(xiàn) 64 位元原子計數(shù)器？的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！
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