Les variables `std::atomic` utilisent-elles des verrous, et si oui, comment ?

L'emplacement des verrous dans les variables std::atomic

Dans le contexte des variables atomiques, où l'intégrité des données est cruciale, une idée fausse populaire se pose autour de l’existence et du stockage de verrous au sein de telles variables. Malgré la croyance populaire, les variables atomiques peuvent utiliser des verrous pour maintenir la cohérence des données, en particulier lorsqu'il s'agit de structures de données plus volumineuses qui ne peuvent pas être manipulées de manière atomique par le processeur.

Implémentation du verrouillage

L'implémentation courante de ces verrous est une table de hachage de mutex ou spinlocks, avec l'adresse de l'objet atomique servant de clé. Cette table de hachage réside dans un espace mémoire partagé accessible à tous les threads opérant sur la variable atomique.

Acquisition de verrouillage

Lorsqu'un thread tente de modifier la variable atomique, il obtient d'abord le verrou associé à l'adresse de la variable. Cela garantit qu'un seul thread peut accéder et modifier la variable à la fois, évitant ainsi la corruption des données ou les conditions de concurrence critique.

Gestion des collisions

Il est important de noter que les collisions de hachage peut se produire, conduisant à des situations où plusieurs objets atomiques peuvent partager le même verrou. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un problème d'exactitude, cela peut entraîner une dégradation des performances car plusieurs threads se disputent l'accès au verrou partagé.

Objets sans verrouillage

Dans les cas où la variable atomique est sans verrouillage, aucun verrou externe n'est nécessaire pour maintenir la cohérence des données. C'est généralement le cas pour les types de données plus petits qui peuvent être manipulés de manière atomique par le processeur. L'inconvénient est que de telles implémentations peuvent être limitées dans leur gestion de structures de données plus grandes et complexes.

Prévention des blocages

Il convient de souligner que les opérations std::atomic sont spécifiquement conçu pour éviter les blocages. Ceci est garanti par le fait qu'aucune fonction std::atomic ne tente de verrouiller plus d'un objet à la fois.

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