c++ - 无锁代码中的延迟初始化

Question

假设我有一个原子指针:

std::atomic<void*> mItems;

在一个函数中，当一个线程需要访问它时，它首先检查它，如果它是空的，线程将为它分配内存:

void* lItems = std::atomic_load_explicit(&mItems, memory_order_relaxed);
if(lItems == nullptr)
{
    void* lAllocation = malloc(...);

    if(!std::atomic_compare_exchange_strong_explicit(
        &mItems, 
        &lItems, 
        lAllocation, 
        memory_order_relaxed, 
        memory_order_relaxed))
    {
        free(lAllocation);
    }
}
    ...

但是，如果 N 个线程并发运行此方法并看到 mItems 等于 null，则所有线程都将分配内存，并且其中 N - 1 个将再次释放。

我如何用更好的方法编写类似的方法。

Answer 1

我猜你可以让指针成为你的互斥量，使用一些众所周知的值(比如，全局地址)作为标志，表明其他线程已经在进行分配。

因此，您的值是:NULL -> 神奇的“正在进行的分配”指针 -> 实际分配。

代码会做这样的事情:

• 加载地址:它将具有以下值之一:
  1. NULL:具有魔法值的 CAS
     • CAS 成功了吗？如果是，我们正在做分配，每个人都知道
       • 进行分配，存储新地址，我们就完成了(不必对它进行 CAS，因为我们已经保证用第一个 CAS 排除)
     • 不是，那是别人在做分配，回到1
  2. 地址不是NULL，而是魔法值
     • 所以有人已经在进行分配 - 只需等到它发生变化，然后使用最终值
  3. 既不是 NULL 也不是魔术，所以它已经是一个真正的分配值 - 只需使用它

这样只有一个线程进行分配，但您的其他 N-1 个线程可能正忙于等待。这是否真的更好会有所不同......