if (var=x) {var=y} 原子编码的好方法？答案

【问题标题】：Good way to code if (var=x) {var=y} atomicly?if (var=x) {var=y} 原子编码的好方法？
【发布时间】：2021-02-08 07:49:23
【问题描述】：

给定这个函数：

#include <mutex>

std::mutex mut;
bool data_being_processed=false;


void process_data() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mut);

    if (data_being_processed == false) {
        data_being_processed = true;

        // Process data

        data_being_processed = false;
    }
}

我的理解是 process_data 不会被多个线程同时执行。但是它有效率吗？ if (var=x) {var=y} 原子有没有更好的方法？

【问题讨论】：

考虑将data_being_processed 设为原子值，或std::condition_variable
您的互斥锁应该已经锁定，因此没有其他线程可以执行相同的过程。没有理由额外检查。那就是“互斥”代表：“互斥”

标签： c++ concurrency

【解决方案1】：

std::atomic 让这变得相当容易：

#include <atomic>

std::atomic<bool> data_being_processed{false};

void process_data() {
    bool value = false;
    if (data_being_processed.compare_exchange_weak(value, true)) {
        // Process data
        data_being_processed = false;
    }
}

compare_exchange_weak 将data_being_processed 设置为true 如果它当前匹配value (false)，如果它匹配并设置它返回的值true 否则它设置value 到true并返回false。

【讨论】：

【解决方案2】：

我的理解是process_data不会被多个线程同时执行。

没错。

它有效率吗？ if (var=x) {var=y} 原子有没有更好的方法？

使用std::atomic<bool> 或std::atomic_flag 可以更有效地完成该部分。

例子：

#include <atomic>

void process_data() {
    static std::atomic_flag data_being_processed = ATOMIC_FLAG_INIT;

    if(not data_being_processed.test_and_set()) {

        std::cout << "processing data\n";

        data_being_processed.clear();
    } else {
        std::cout << "data is already being processed\n";
    }
}

但是，这会改变程序流程。在您的原始代码中，进入函数的第二个线程将等待，直到可以获取锁，在我的示例中，它会简单地跳过处理数据。

【讨论】：

【解决方案3】：

我想详细说明我的评论。如前所述，“互斥”代表“互斥”。这意味着当互斥锁被锁定时，没有其他进程可以使用它。所有其他调用者都必须等到互斥锁解锁。示例：

#include<mutex>
#include<iostream>
#include<chrono>
#include<thread>

static std::mutex mut;

void process_data(int i) {
    std::scoped_lock lock{mut};
    std::cout << "start " << i << "...";
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    std::cout << "end " << i << '\n';
}

int main() {
    std::thread t1(process_data, 1);
    std::thread t2(process_data, 2);
    std::thread t3(process_data, 3);
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
}

将返回（例如）

start 1...end 1
start 3...end 3
start 2...end 2

【讨论】：