通常,C++中引用计数智能ptr类的最广为人知的实现,包括标准std::shared_ptr,使用原子引用计数,但不提供对同一智能ptr实例的原子访问.换句话说,多个线程可以安全地在shared_ptr指向同一共享对象的单独实例上操作,但是多个线程不能安全地读取/写入同一shared_ptr实例的实例而不提供某种同步,例如互斥或其他.
已经提出了shared_ptr被称为" atomic_shared_ptr" 的原子版本,并且已经存在初步实现.据推测,可以使用自旋锁或互斥锁轻松实现,但也可以实现无锁实现.atomic_shared_ptr
在研究了其中一些实现后,有一件事是显而易见的:实现无锁std::shared_ptr是非常困难的,并且似乎需要这么多compare_and_exchange操作才能让我质疑简单的自旋锁是否会实现更好的性能.
实现无锁引用计数指针如此困难的主要原因是因为在读取共享控制块(或共享对象本身,如果我们讨论的是侵入式共享指针)之间总是存在竞争,并修改引用计数.
换句话说,您甚至无法安全地读取引用计数,因为您永远不知道其他某个线程何时释放了引用计数所在的内存.
因此,通常,采用各种复杂策略来创建无锁版本.这里的实现看起来像是使用双引用计数策略,其中有"本地"引用计算并发访问shared_ptr实例的线程数,然后是"共享"或"全局"引用,它们计算指向shared_ptr实例的数量到共享对象.
考虑到所有这些复杂性,我真的很惊讶地找到了Dobbs博士的文章,从2004年开始,(在C++ 11原子之前的方式)似乎无情地解决了整个问题:
http://www.drdobbs.com/atomic-reference-counting-pointers/184401888
看起来作者声称能够以某种方式:
"... [读取]指向计数器的指针,递增计数器,并以这样的方式返回指针 - 所有其他线程都不会导致错误的结果"
但我真的不明白他实际实现这一点的方式.他正在使用(非便携式)PowerPC指令(LL/SC原语lwarx和stwcx)将其关闭.
执行此操作的相关代码是他所谓的aIandF"(原子增量和提取)",他将其定义为:
addr aIandF(addr r1){
addr tmp;int c;
do{
do{
tmp = *r1;
if(!tmp)break;
c = lwarx(tmp);
}while(tmp != *r1);
}while(tmp && !stwcx(tmp,c+1));
return tmp;
};
显然,addr …