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陈瑞文
陈瑞文
C++20 标准引入了对共享指针的专门化：。它是如何工作的？std::atomicstd::atomic<shared_ptr<T>>
回想一下，正常情况由两个指针组成：一个调用时返回shared_ptr的存储指针和一个指向控制块的指针，该控制块包含强引用计数、弱引用计数和指向管理对象的指针。shared_ptrget()
原子版本shared_ptr具有相同的布局，但有一个变化：指向控制块的指针的底部两位用作标志。
练习：为什么使用控制块指针而不是存储指针来存储标志？
glibc++ libstdc++ 和 msvc 实现均使 合作伙伴电子邮件列表 用控制块指针的底部位作为锁定位：在对原子共享指针执行操作之前，实现会原子地设置锁定位以指示正在进行原子操作。如果有人尝试设置锁定位并发现它已设置，他们会等待位清除。当锁定位的所有者完成原子操作时，它会清除锁定位，从而允许任何等待的线程继续进行。
libstdc++ 和 msvc 之间的区别在于它们如何等待锁位清除。
libstdc++ 实现将锁定位视为自旋锁。如果设置了该位，它就会进入循环检查该位，直到最终清除为止。
msvc 实现使用指针的倒数第二位作为解锁通知位。如果设置了锁定位，msvc 将设置解锁通知位，然后调用wait()以等待通知。当清除锁定位时，msvc 还会清除解锁通知位，如果之前设置了解锁通知位，它会调用notify_all()以唤醒所有等待者。这会唤醒锁定线程，以便它可以尝试锁定现在已解锁的共享指针。（这也会唤醒任何调用过的应用程序线程wait()，但wait()会在内部重新检查条件，如果唤醒是虚假的，则会返回睡眠状态。）
对于wait()和notify_one()/ notify_all()，libstdc++ 和 msvc 都使用等待值改变的技术。msvc 实现使用WaitOnAddressif available；否则，它会回退到由条件变量构建的手动管理版本。（条件变量从 Windows Vista 开始可用。支持 Windows XP 的最后一个 msvc 版本是 Visual Studio 2017。）libstdc++ 实现也使用手动管理版本，由 futexes if available 构建，否则条件变量。
因此，原子共享指针基本与普通共享指针相同，只是在控制块指针内隐藏了一个锁。
附加阅读：在不同的s之间进行转换时意味着什么shared_ptr。幻像和放纵共享指针。
额外观看：无锁的 std::atomic<std::shared_ptr> (视频)。无锁实现的演示从 27:50 开始。
附加说明：由于原子共享指针对于所有操作都是锁定的，因此您可以将其视为具有内置功能。因此，您可以在读取和写入操作上获得完全序列化。std::mutex
但是如果您对的使用主要是读取，很少写入，那么使用可能会获得更好的性能，因为允许多个所有者处于读取（共享）模式，这允许多个线程同时复制，而不是让它们相互等待。shared_ptrshared_mutexshared_mutexshared_ptr
额外奖励闲聊：内部锁的存在意味着如果一个线程在持有锁时被取消调度，所有其他线程都无法取得进展。而且 gcc 使用自旋锁而不是阻塞等待，这使其容易受到优先级反转死锁的影响：如果拥有自旋锁的线程的运行优先级低于正在旋转等待锁的线程，则优先级较高的旋转线程将消耗所有 CPU，等待优先级较低的线程释放锁。但优先级较低的线程无法释放锁，因为它被优先级较高的旋转线程抢占了 CPU。