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c++ - 将互斥锁绑定(bind)到对象

coder 2023-05-30 原文

给出以下示例代码:

int var;
int mvar;
std::mutex mvar_mutex;

void f(){
    mvar_mutex.lock();
    mvar = var * var;
    mvar_mutex.unlock();
}

我想表达 mvar_mutex绑定(bind)到变量 mvar并且只保护那个变量。 mvar_mutex不应该保护 var因为它不受它的约束。因此编译器可以将上面的代码转换成下面的代码:

int var;
int mvar;
std::mutex mvar_mutex;

void f(){
    int r = var * var; //possible data race created if binding is not known
    mvar_mutex.lock();
    mvar = r;
    mvar_mutex.unlock();
}

这可能会减少对锁的争用，因为在持有它的同时完成的工作更少。

对于 int这可以使用 std::atomic<int> mvar; 来完成并删除 mvar_mutex , 但对于其他类型，例如 std::vector<int>这是不可能的。

如何以 C++ 编译器理解并进行优化的方式表达互斥变量绑定(bind)？对于未绑定(bind)到该互斥体的任何变量，应该允许跨互斥体边界向上或向下重新排序任何变量

由于代码是使用 clang::ASTConsumer 生成的和 clang::RecursiveASTVisitor我愿意使用非标准扩展和 AST 操作，只要 clang(理想情况下是 clang 4.0)支持它们并且生成的代码不需要优雅或可读。

编辑，因为这似乎引起了混淆:上述转换在 C++ 中是不合法的。所描述的互斥锁与变量的绑定(bind)不存在。问题是如何实现或达到相同的效果。

最佳答案

如果您希望实现 std::mutex 仅保留到对 protected 对象执行操作，您可以编写一个包装器 class 如下:

#include <cstdio>
#include <mutex>

template<typename T>
class LockAssignable {
public:
    LockAssignable& operator=(const T& t) {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(m_mutex);
        m_protected = t;
        return *this;
    }
    operator T() const {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(m_mutex);
        return m_protected;
    }    
    /* other stuff */
private:
    mutable std::mutex m_mutex;
    T m_protected {};
};

inline int factorial(int n) {
    return (n > 1 ? n * factorial(n - 1) : 1);
}

int main() {
    int var = 5;
    LockAssignable<int> mvar;

    mvar = factorial(var);
    printf("Result: %d\n", static_cast<int>(mvar));
    return 0;
}

在上面的例子中，factorial 会被预先计算，而 m_mutex 只有在 mvar 上调用赋值或隐式转换运算符时才会被获取.

Assembly Output

关于c++ - 将互斥锁绑定(bind)到对象，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/44904638/

互斥ampcodemutexmvarc++multithreadingc++14llvm-clang

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