线程安全无锁数组

Question

我有一个C++库，它应该对多个线程进行一些计算。我编写了独立的线程代码(即它们之间没有共享变量)，除了一个数组。问题是，我不知道如何保证线程安全。

我看了互斥锁/解锁(QMutex，因为我使用的是Qt)，但它不适合我的任务-当一个线程将锁定互斥，其他线程将等待！

然后我读到了关于std::atomic的文章，它看上去就像我所需要的。然而，我试图以以下方式使用它：

std::vector<std::atomic<uint64_t>> *myVector;

它会产生编译器错误(使用已删除的函数‘std：：atomic(const：：atomic&)’)。然后我找到了the solution --为std::atomic使用特殊的包装器。我试过这个：

struct AtomicUInt64
{
    std::atomic<uint64_t> atomic;

    AtomicUInt64() : atomic() {}

    AtomicUInt64 ( std::atomic<uint64_t> a ) : atomic ( atomic.load() ) {}

    AtomicUInt64 ( AtomicUInt64 &auint64 ) : atomic ( auint64.atomic.load() ) {}

    AtomicUInt64 &operator= ( AtomicUInt64 &auint64 )
    {
                atomic.store ( auint64.atomic.load() );
    }
};

std::vector<AtomicUInt64> *myVector;

这个东西编译成功，但是当我无法填充向量时：

myVector = new std::vector<AtomicUInt64>();

for ( int x = 0; x < 100; ++x )
{
    /* This approach produces compiler error:
     * use of deleted function 'std::atomic<long long unsigned int>::atomic(const std::atomic<long long unsigned int>&)'
     */
    AtomicUInt64 value( std::atomic<uint64_t>( 0 ) ) ;
    myVector->push_back ( value );

    /* And this one produces the same error: */
    std::atomic<uint64_t> value1 ( 0 );
    myVector->push_back ( value1 );
}

我做错了什么？我想我什么都试过了(也许没有，无论如何)，没有什么能帮上忙。在C++中还有其他的线程安全数组共享方法吗？

顺便说一下，我在Windows上使用了MinGW 32位4.7编译器。

Answer 1

下面是您的AtomicUInt64类型的清理版本：

template<typename T>
struct MobileAtomic
{
  std::atomic<T> atomic;

  MobileAtomic() : atomic(T()) {}

  explicit MobileAtomic ( T const& v ) : atomic ( v ) {}
  explicit MobileAtomic ( std::atomic<T> const& a ) : atomic ( a.load() ) {}

  MobileAtomic ( MobileAtomic const&other ) : atomic( other.atomic.load() ) {}

  MobileAtomic& operator=( MobileAtomic const &other )
  {
    atomic.store( other.atomic.load() );
    return *this;
  }
};

typedef MobileAtomic<uint64_t> AtomicUInt64;

和使用：

AtomicUInt64 value;
myVector->push_back ( value );

或者：

AtomicUInt64 value(x);
myVector->push_back ( value );

您的问题是，您按值获取了一个std::atomic，这会导致一个副本被阻塞。哦，你也没能从operator=回来。我还明确了一些构造函数，可能是不必要的。我将const添加到您的复制构造函数中。

我还会尝试将store和load方法添加到转发给atomic.store和atomic.load的MobileAtomic中。

Answer 2

您正在尝试复制不可复制的类型：AtomicUInt64构造函数按值获取atomic。

如果需要从atomic初始化它，那么它应该采用(const)引用的参数。然而，在您的情况下，看起来根本不需要从atomic初始化；为什么不从uint64_t初始化呢？

还有几个小问题：

• 复制构造函数和赋值操作符应该通过const引用获取它们的值，以允许复制临时代码。
• 使用new分配向量是一件很奇怪的事情；您只是在添加额外的间接方向，而没有任何好处。
• 确保在其他线程可能访问数组时，不要调整数组的大小。

Answer 3

这条线

AtomicUInt64 ( std::atomic<uint64_t> a ) : atomic ( atomic.load() ) {}

您完全忽略了传入的参数，您可能希望它是a.load()，并且您可能希望通过const引用获取元素，这样它们就不会被复制。

AtomicUInt64 (const std::atomic<uint64_t>& a) : atomic (a.load()) {}

至于你在做什么，我不确定它是否正确。数组中变量的修改将是原子的，但是如果向量被修改或重新分配(这在push_back中是可能的)，那么就没有什么可以保证您的数组修改在线程之间工作，并且是原子的。