使用 32 位原子實現 64 位原子計數器
簡介：
本文介紹了 64 位原子計數器的設計和實現，使用32 位原子操作。它旨在提供對共享計數器的高效、無鎖訪問，特別適合具有多個讀取器和單個寫入器的場景。
設計注意事項：
建議的設計基于“SeqLock”的概念，它利用 32 位生成計數，其中低位用作讀鎖
代碼實現：
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);
}
};設計評估：
- 正確性： 該設計提供了 64 位原子計數器的有效實現，防止競爭條件并確保所有線程都看到一致的值。
- 效率：使用 32 位原子而不是 64 位原子可以提高性能，特別是在 64 位原子操作成本高昂的系統(tǒng)中。
- 無鎖性：SeqLock設計消除了對鎖的需求，從而實現高并發(fā)訪問
替代解決方案：
需要注意的是，原子讀-修改-寫（RMW）操作對于增量操作。相反，更有效的方法是使用帶有釋放內存排序的純加載和存儲：
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);
}
結論：
建議的實現提供了一個高效且正確的解決方案用于使用 32 位原子創(chuàng)建 64 位原子計數器。 SeqLock 設計確保計數器在無鎖的情況下運行，同時允許多個讀取器和單個寫入器同時操作，而不會引入數據競爭。
以上是如何僅使用 32 位原子實現 64 位原子計數器？的詳細內容。更多信息請關注PHP中文網其他相關文章！
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