C++ 使用获取-释放语义原子地执行 if-not-equal-then-increment？

Question

下面我有一些锁的实现。

如果

m_counter != -1

，则锁可用。如果此条件成立，则增加

m_counter

。

是否可以原子地/CAS 实现

!=

和

++

并使用获取-释放语义（而不是顺序一致）来提高性能？

#include <atomic>

struct Lock
{
    void take_lock()
    {
        while(true)
        {

////////////////////////////////////////////////////////////
//          Perform this commented-section atomically and using acquire-release semantics?

            if(-1 != m_counter)
            {
                ++m_counter;
////////////////////////////////////////////////////////////
                return;
            }

            while(-1 == m_counter.load(std::memory_order_relaxed))
            {

            }
        }
    }

    std::atomic<int8_t> m_counter{0};
};

Answer 1

使用原子时，可以选择“无锁编程”。这看起来很简单，但有很多微妙的陷阱。例如，将

int8_t

与

std::atomic

一起使用是个坏主意，因为它可能会因多种原因而变慢（

int8_t

是自行播种的，这也大大增加了“错误共享”的危险）。

在您的情况下，这可能看起来像这样：

struct Lock
{
    void take_lock()
    {
        auto original = m_counter.load();
        int newValue;
        do {
            while(original == -1) {
                original = m_counter.load();
            }
            newValue = original + 1;
        } while (!m_counter.compare_exchange_strong(original, newValue));
    }

    std::atomic<int> m_counter{0};
};

https://godbolt.org/z/s5joW5Gzc

有关更多详细信息，请参阅 Herb Sutter 的 cppcon 演讲 “无锁编程（或杂耍剃刀刀片）”（请注意，标题表明需要掌握）（第二部分）。