원자 비교 및 ​​교환을 사용하여 C 11에서 ABA 카운터를 구현하는 방법은 무엇입니까?

C 11 CAS로 ABA 카운터 구현

ABA 문제는 메모리 위치의 값이 두 번 수정되고 중간에 다음을 설정하는 수정이 있을 때 발생합니다. 원래 값으로 되돌립니다. 이는 CAS(원자 비교 및 ​​교환) 작업에 의존하는 스레드를 속여 값이 실제로 변경되었음에도 변경되지 않은 것처럼 믿게 할 수 있습니다.

ABA 문제를 방지하기 위한 일반적인 해결책은 다음을 만드는 것입니다. 메모리 위치가 변경될 때마다 증가하는 카운터입니다. 이 카운터는 변경 사항과 함께 원자적으로 증가하므로 CAS 작업은 마지막 작업 이후 카운터도 변경되었는지 확인할 수 있습니다.

C 11에서 std::atomic_compare_exchange_weak 함수는 원자 CAS 작업을 제공합니다. 단, 값과 카운터 등 여러 변수를 동시에 수정하는 것은 허용되지 않습니다.

C 11 CAS로 ABA 카운터를 구현하려면 카운터와 값을 인접 메모리에 저장해야 합니다. 단일 CAS 작업으로 두 값을 모두 원자적으로 업데이트할 수 있습니다. 이는 두 개의 멤버가 있는 구조체를 사용하여 달성할 수 있습니다. 첫 번째 멤버는 값이고 두 번째 멤버는 카운터입니다.

struct Node {
  std::atomic<int> value;
  std::atomic<int> counter;
};

이 데이터 구조를 사용하면 std::atomic_compare_exchange_weak 함수를 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다. ABA 카운터를 구현합니다.

void modifyValue(Node& node, int newValue) {
  int expectedValue = node.value.load(std::memory_order_relaxed);
  int expectedCounter = node.counter.load(std::memory_order_relaxed);
  bool success;
  do {
    success = node.value.compare_exchange_weak(expectedValue, newValue, std::memory_order_acq_rel);
    success = node.counter.compare_exchange_weak(expectedCounter, expectedCounter + 1, std::memory_order_acq_rel);
  } while (!success);
}

이 예에서 수정 값 함수는 먼저 다음을 사용하여 예상 값과 카운터를 로드합니다. std::memory_order_relaxed 메모리 순서는 값이 순서 없이 읽혀지고 찢어질 수 있습니다.

그런 다음 std::atomic_compare_exchange_weak 함수를 사용하여 예상 값과 카운터를 현재 값과 비교합니다. 메모리 위치에 있습니다. 값이 일치하면 std::memory_order_acq_rel 메모리 순서를 사용하여 새 값과 카운터가 해당 위치에 기록됩니다. 이렇게 하면 작업이 완료된 후 쓰기가 다른 스레드에 표시됩니다.

값이 일치하지 않는 경우 일치하면 Compare_exchange_weak 함수가 실패하고 루프가 다시 실행되어 원자 교환을 다시 시도하기 전에 최신 예상 값과 카운터를 로드합니다.

이 구현은 다음을 보장합니다. 카운터는 값에 따라 원자적으로 증가하여 ABA 문제를 방지하고 스레드가 값의 일관성에 안전하게 의존할 수 있도록 보장합니다.

위 내용은 원자 비교 및 ​​교환을 사용하여 C 11에서 ABA 카운터를 구현하는 방법은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!