Wie implementiert man einen sperrfreien Singleton in C 11 ohne Mutexe?

Multithread-sicheres Singleton in C 11 ohne Mutexe implementieren

In C 11 führt Multithreading zu neuen Problemen bei der Implementierung von Singleton-Klassen. Die Verwendung von Mutexes kann zwar die Thread-Sicherheit gewährleisten, kann jedoch die Leistung beeinträchtigen. In diesem Artikel wird ein alternativer Ansatz zur Erstellung eines sperrfreien Singletons ohne Rückgriff auf Mutexe untersucht.

Problemstellung:

Wie können wir einen verzögert initialisierten Singleton in C 11 implementieren? ohne Mutexe aus Leistungsgründen zu verwenden?

Vorgeschlagene Lösung:

atomic_compare_exchange_strong:

Um eine sperrenfreie Initialisierung zu erreichen, haben wir kann die Funktion std::atomic_compare_exchange_strong nutzen. Diese atomare Operation vergleicht den erwarteten Wert einer std::atomic-Variablen (Flag) mit ihrem gewünschten Wert (desr) und aktualisiert die Variable bei Übereinstimmung auf desr.

Initialisierungsprozess:

Innerhalb der Initialisierungsfunktion führen wir die folgenden Schritte aus:

1. Setzen Sie das Flag auf 1, um anzuzeigen, dass die Initialisierung ausgeführt wird.
2. Verwenden Sie atomic_compare_exchange_strong, um zu überprüfen, ob Flag ist 1. Wenn ja, fahren wir mit der Initialisierung fort.
3. Wenn der CAS erfolgreich ist, wird Flag auf 2 gesetzt, um eine erfolgreiche Initialisierung anzuzeigen.
4. Wenn der CAS fehlschlägt, wurde bereits ein anderer Thread initialisiert der Singleton.

Thread-Sicherheit:

Die gleichzeitige Ausführung von Threads wird durch die folgenden Maßnahmen gehandhabt:

• If-Flag ist bereits 2, die Initialisierung wurde bereits abgeschlossen.
• Wenn Flag 0 ist, versuchen wir, es mit atomic_compare_exchange_strong zu initialisieren.
• Wenn Flag 1 ist, wird gerade ein anderer Thread initialisiert, also der aktuelle Thread wartet.

Beispielimplementierung:

<code class="cpp">class Singleton
{
public:
    static Singleton& get()
    {
        static Singleton instance;
        return instance;
    }

    static bool initialize(const string& name);
};</code>

Fazit:

Durch Nutzung der Funktion atomic_compare_exchange_strong, Wir können einen Multithread-sicheren Singleton in C 11 implementieren, ohne auf Mutexe angewiesen zu sein. Dieser Ansatz stellt sicher, dass jeweils nur ein Thread den Singleton erfolgreich initialisiert.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie implementiert man einen sperrfreien Singleton in C 11 ohne Mutexe?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!