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c++ - 两个 unique_ptr<T> 的无锁交换

coder 2023-05-02 原文

交换两个 unique_ptr 不能保证是线程安全的。

std::unique_ptr<T> a, b;
std::swap(a, b); // not threadsafe

由于我需要原子指针交换,并且我喜欢 unique_ptr 的所有权处理,有没有一种简单的方法可以将它们结合起来?


编辑:如果这是不可能的,我愿意接受替代方案。我至少想做这样的事情:

threadshared_unique_ptr<T> global;

void f() {
   threadlocal_unique_ptr<T> local(new T(...));
   local.swap_content(global); // atomically for global
}

在 C++11 中这样做的惯用方式是什么?

最佳答案

以原子方式修改两个变量的惯用方法是使用锁。

std::unique_ptr 你不能这样做没有锁。偶std::atomic<int>不提供原子交换两个值的方法。您可以自动更新一个并取回其先前的值,但是交换在概念上是三个步骤,就 std::atomic 而言API 它们是:

auto tmp = a.load();
tmp = b.exchange(tmp);
a.store(tmp);

这是一个原子read,然后是一个原子read-modify-write,然后是一个原子write。每个步骤都可以原子地完成,但是如果没有锁,你不能原子地完成这三个步骤。

对于不可复制的值,例如 std::unique_ptr<T>你甚至不能使用 loadstore上面的操作,但必须做:

auto tmp = a.exchange(nullptr);
tmp = b.exchange(tmp);
a.exchange(tmp);

这是三个 read-modify-write 操作。 (你不能真正使用 std::atomic<std::unique_ptr<T>> 来做到这一点,因为它需要一个可简单复制的参数类型,而 std::unique_ptr<T> 不是任何可复制的。)

要使用更少的操作来实现,需要使用 std::atomic 不支持的不同 API。因为它无法实现,因为正如 Stas 的回答所说,大多数处理器都不可能。 C++ 标准没有将功能标准化的习惯,这在所有当代架构上都是不可能的。 (反正不是故意的!)

编辑:您更新的问题询问了一个非常不同的问题,在第二个示例中,您不需要影响两个对象的原子交换。仅限 global在线程之间共享,因此您不必关心是否更新到 local是原子的,你只需要原子地更新 global并检索旧值。规范的 C++11 方法是使用 std:atomic<T*>你甚至不需要第二个变量:

atomic<T*> global;

void f() {
   delete global.exchange(new T(...));
}

这是一个单一的read-modify-write操作。

关于c++ - 两个 unique_ptr<T> 的无锁交换,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/15460829/

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