结构的互锁交换

Posted 2023-02-22

【中文标题】结构的互锁交换

【英文标题】：Interlocked Exchange of a struct

【发布时间】：2011-05-24 11:40:01

【问题描述】：

我想使用 WinAPI 中的 InterlockedExchange 来使用线程的无锁同步。 目前我有这样的课程。

struct DataExchange

    volatile LONG m_value;
    void SetValue(LONG newVal)
    
        InterlockedExchange(&m_value, newVal);
    

    LONG GetValue()
    
        LONG workVal=0;
        InterlockedExchange(&workVal, m_value);
        return workVal;
    
;

一个线程可以设置一个新值，另一个线程可以读取这个值。 现在我想做的是将LONG 值更改为struct。 WinAPI中有什么方法可以复制struct无锁吗？

【问题讨论】：

对变量使用原子访问实际上并不能使其无锁，因为原子访问也是一个非常小的关键部分，尽管是在 CPU 上实现的。

如果你想要无锁、无栅栏，也许你应该考虑这个 URL：calvados.di.unipi.it/dokuwiki/doku.php?id=ffnamespace:about

Lockfree 在这种情况下确实是错误的。但这是我可以在 Windows 机器上使用的最快同步。 @sep +1 获取不错的链接。有时间我会去看看

Raymond Chen (The Old New Thing) 上个月就这个话题写了很多文章，例如Lock-free algorithms: The one-time initialization

如果struct 大于 32 位，则不会。但是您可以做的是将 指针 交换到 struct。

【参考方案1】：

没有，除非您可以将结构调整为 32 位，在这种情况下，您可以继续使用 InterlockedExchange。

【参考方案2】：

您可以在 64 位平台和 Windows Vista/7 上使用 InterlockedExchange64 对 64 位值进行原子操作。这足以在一个结构中容纳两个 32 位 int 值。

由于该函数是使用编译器内部实现的，因此它基本上是在 x86 上调用与平台相关的汇编指令，例如 CMPXCHG。由于该指令最多只能在 64 位寄存器源操作数、64 位寄存器或内存目标操作数以及RAX 寄存器上工作（在 64 位平台上），因此您只有一个特定大小的值可以使用单个汇编指令执行原子操作，而无需结合某种类型的锁或信号量来创建临界区。

【参考方案3】：

仅当结构正好是 32 位时。

另一种方法是在指向结构的指针上使用 InterlockedExchange。结构必须是不可变的（或永远不会改变它）。要更新结构，请创建一个新结构，然后交换指针。您必须小心销毁结构，以确保它只执行一次，并且只有在没有人使用它的情况下。

【讨论】：

@lou-franco：但是在这种情况下，使用 new 和 delete 将与我的目标背道而驰。因为堆管理器也会做一些内部锁定。

@mkaes：你测量过吗？不要忽略一个潜在的方法，因为它可能会表现出某些行为——你应该检查一下。 （我还建议在对您的问题的评论中使用指针，我认为这值得您调查。）

【参考方案4】：

您可以做的最好的事情是使用InitializeCriticalSectionAndSpinCount 函数，如果可以足够快地获得所有权，则该函数不会等待锁定。