c++ - 实现锁

Question

我正在尝试了解锁的工作原理。

假设我想用 C++ 实现一个非常简单的锁

class Resource{
    public:
    bool lock();
    void unlock();
    ... methods to change/read the Resource ...

    private:
    bool isLocked;
}

资源的用户调用lock()，如果isLocked为true，则lock()返回false，用户资源必须等待或做其他事情。如果 isLocked 为 false，则 lock() 将 isLocked 设置为 true，并返回 true。然后调用者可以对资源做任何他想做的事。之后他在资源上调用 unlock() 将 isLocked 设置为 false。

但是，如果资源的两个用户同时调用 lock() 会怎样？这种情况很少发生吗？我认为更正式地说，这涉及使 lock() 操作成为“原子”操作，尽管我不确定该词的确切含义。

Answer 1

使用旧的标准 C++，您无法实现自己的锁，因为锁变量本身处于数据竞争中。

C++11 和 C11 添加了 atomic 变量，您可以将其用于此目的；例如在 C++ 中:

#include <atomic>

std::atomic<bool> isLocked;

bool lock() { return !isLocked.exchange(true); }

void unlock() { isLocked = false; }

这里的关键是原子交换和(隐式)原子存储，它们生成特殊的硬件指令并且始终是无竞争的，并且您不能用普通变量“伪造”。