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c++无锁编程和多线程锁机并列关系-学问：把底层小道理，用行业文字堆积出来的，能让外人不明白的一坨

2025-04-26 13:05阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1708058265

一个无锁队列的例子，先不用管。
#include
#include
#include
#include


template
class LockFreeStack {
private:
struct Node {
T data;
Node* next;
Node(const T& value) : data(value), next(nullptr) {}
};


std::atomic head;


public:
LockFreeStack() : head(nullptr) {}
void push(const T& value) {
Node* newNode = new Node(value);
newNode->next = head.load();
while (!head.compare_exchange_weak(newNode->next, newNode)) {}
}
bool pop(T& value) {
Node* oldHead = head.load();
while (oldHead && !head.compare_exchange_weak(oldHead, oldHead->next)) {}
if (oldHead) {
value = oldHead->data;
delete oldHead;
return true;
}
return false;
}
};




void worker(LockFreeStack& stack, int id) {
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
stack.push(i * id);
int value;
if (stack.pop(value)) {
// 这里可以处理弹出的值
}
}
}




int main() {
LockFreeStack stack;
std::vector threads;


for (int i = 0; i < 4; ++i) {
threads.emplace_back(worker, std::ref(stack), i);
}


for (auto& t : threads) {
t.join();
}
std::cout << 'All threads finished.' << std::endl;
return 0;
}
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c++无锁编程和多线程锁机制并列关系：
大聪明给一波吧： 顺风三件套，双屏幕，塑胶耳塞 ，大聪明


c++多线程锁机制 和 无锁编程机制？啥关系 ，都是解决死锁的吗，还是说并列关系和 或者是前者包含 后者


C++ 多线程锁机制和无锁编程机制是多线程编程中两种不同的并发控制手段，它们是并列关系，各自有不同的实现原理、适用场景和优缺点，并非一方包含另一方，且也不单纯是为了解决死锁问题。下面为你详细分析：
实现原理
多线程锁机制：通过使用互斥锁（如 std::mutex）、读写锁（如 std::shared_mutex）等同步原语来实现。当一个线程需要访问共享资源时，它首先要尝试获取对应的锁。如果锁已经被其他线程持有，该线程就会被阻塞，直到锁被释放。在持有锁的线程完成对共享资源的操作后，会释放锁，此时其他等待的线程可以竞争获取该锁。
无锁编程机制：主要基于原子操作（如 std::atomic 提供的操作）和特定的算法来实现。原子操作是由硬件支持的不可分割的操作，在执行过程中不会被其他线程打断。无锁编程通过这些原子操作来更新共享数据，避免使用锁，从而减少线程阻塞和上下文切换的开销。例如，使用比较并交换（CAS）操作来实现无锁数据结构。
解决的问题及目的
多线程锁机制：主要目的是确保在多线程环境下对共享资源的互斥访问，避免多个线程同时修改共享数据而导致的数据竞争和不一致问题。然而，如果锁的使用不当，例如出现循环等待锁的情况，就可能会引发死锁问题。
无锁编程机制：除了避免数据竞争外，还着重于提高多线程程序的性能和可扩展性。由于不使用锁，不存在线程阻塞和上下文切换的开销，因此在高并发场景下可以显著提升程序的执行效率。同时，无锁编程从根本上避免了死锁问题，因为它不依赖于锁的获取和释放。
适用场景
多线程锁机制：适用于对共享资源的访问较为复杂，需要保护多个操作的原子性的场景。例如，在对一个复杂的数据结构进行读写操作时，可能需要多个步骤才能完成，使用锁可以保证这些步骤的原子性。此外，当对共享资源的访问频率较低，锁的竞争不激烈时，使用锁机制也是一个不错的选择。
无锁编程机制：适用于对性能要求极高、并发程度非常高的场景，如高性能服务器、实时系统等。在这些场景下，线程的阻塞和上下文切换会成为性能瓶颈，无锁编程可以充分利用多核处理器的并行计算能力，提高程序的吞吐量。同时，对于一些简单的共享数据操作，如计数器、标志位等，使用无锁编程也更为合适。
相互关系
它们是并列的两种技术方案，各自有其独特的优势和局限性。在实际的多线程编程中，需要根据具体的应用场景和需求来选择合适的并发控制机制。有时候，在一个复杂的多线程程序中，可能会同时使用锁机制和无锁编程机制，以充分发挥它们各自的优势。例如，对于一些关键的、复杂的操作使用锁机制来保证正确性，而对于一些简单的、高并发的操作使用无锁编程机制来提高性能。


无锁编程机制的优点和缺点分别是什么？


无锁编程机制是一种多线程编程技术，它通过使用原子操作和其他技术来避免使用锁，从而提高多线程程序的性能和可扩展性。以下是无锁编程机制的优点和缺点：
优点
高并发性能：无锁编程避免了锁的竞争和线程阻塞，使得多个线程可以同时访问共享资源，提高了程序在高并发场景下的吞吐量和响应速度。例如，在一个处理大量网络请求的服务器程序中，无锁队列可以让多个线程同时处理请求，减少线程等待时间，提高服务器的并发处理能力。
避免死锁：由于不使用锁，无锁编程从根本上消除了因锁的获取和释放顺序不当而导致死锁的可能性，这使得程序的稳定性和可靠性得到提高。
更好的资源利用率：无锁编程中线程不会因为等待锁而被阻塞，从而能更充分地利用处理器资源，提高系统的整体资源利用率。在多核处理器环境下，无锁算法可以让不同线程在不同核心上并行执行，充分发挥多核处理器的优势。
缺点
实现复杂：无锁算法通常需要使用复杂的原子操作和数据结构来保证数据的一致性和正确性，实现难度较大，需要开发人员对底层硬件和并发原理有深入的理解。例如，实现一个无锁的链表或哈希表，需要考虑各种并发情况下的操作顺序和数据一致性，代码复杂度较高。
调试困难：无锁程序中没有明确的锁来控制访问顺序，数据的变化可能在多个线程间快速交替发生，这使得调试过程变得非常困难。当出现问题时，很难确定数据在哪个时刻被哪个线程修改，以及修改的原因。
ABA 问题：这是无锁编程中常见的问题。当一个值从 A 变为 B，再变回 A 时，CAS 操作可能会误认为该值没有发生变化，从而导致错误的结果。解决 ABA 问题通常需要额外的机制，如使用版本号来跟踪数据的变化，这会增加程序的复杂性和开销。
不适合所有场景：对于一些复杂的、需要保证多个操作原子性的场景，无锁编程可能无法很好地满足需求。例如，在一个涉及多个关联数据项的事务性操作中，使用锁机制可能更容易保证数据的一致性。
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一句话：无锁和加锁是并列的，都是 资源的 共享方式。


锁机制是为了增加对共享资源的访问更安全，但是开销大，还可能死锁。
无锁机制：是为了对共享资源的 访问更快，但是资源太复杂，操作处理不了。


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无锁：卡壳了很久哈哈，10分钟时间，理解下嘎嘎，被汗住了 c++无锁编程和多线程锁机并列关系-学问：把底层小道理，用行业文字堆积出来的，能让外人不明白的一坨
CAS，呵呵 还以为是什么玩意，英语：

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