c++11 atomic_flag实现高效的mutex

最新推荐文章于 2025-06-08 09:02:12 发布

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#c11 #atomic_flag #mutex

本文介绍了如何使用c++11的std::atomic_flag实现高性能的spin_lock和spin_mutex。spin_lock直接使用atomic_flag进行无锁尝试，而spin_mutex在尝试一定次数后切换到std::mutex和std::condition_variable进行等待，以平衡效率和CPU使用率。

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c++11线程库提供了std::mutex,方便地实现跨平台的互斥锁，提供了std::atomic模板实现原子操作。但标准中没有强制要求std::atomic模板的各种实例化保证提供的操作接口是真正的无锁实现，标准中要求保证是无锁实现的只有std::atomic_flag类，此类没有 lock unlock try_lock接口，只有test_and_set和clear。利用std::atomic_flag可以方便地实现跨平台的旋转锁。旋转锁的效率要比std::mutex高出很多，但CPU的使用率也要高出很多。为了兼具高效率和低CPU使用率，可以在加锁时先按旋转锁方式尝试一定的次数，如果指定次数尝试加锁失败再转而调用等待。以下是c++11的实现，按照通用做法，提供 lock unlock try_lock三个操作接口：

#ifndef __SPIN_MUTEX_H_
#define __SPIN_MUTEX_H_

#include <mutex>
#include <atomic>
#include <chrono>
#include <condition_variable>

class spin_lock
{

public:

    spin_lock()
    {
        flg_.clear(std::memory_order_release);
    }
    ~spin_lock() = default;

public:

    void lock()
    {
        for (; flg_.test_and_set(std::memory_order_acquire););
    }

    bool try_lock()
    {
        int _try_cnt = 100;
        for (; _try_cnt > 0 && flg_.test_and_set(std::memory_o