c 常用多執行緒知識

多執行緒主題本身是個大課題，簡單起見，將c++多執行緒程式設計的挑戰歸結於對資源的同步訪問。這裡的資源可以指單個變數，乙個類，或者說乙個執行緒產生的東西另外乙個執行緒去消費。對此，c++缺乏語言層面的支援。下面介紹下常見的同步訪問型別。

1. 整型值的同步訪問，經典的例子就是遞增或者遞減變數，比如++i 等於是i=i+1，對i遞增有如下幾個步驟：從記憶體中取值，將該值加1，最後將新值儲存到i的記憶體位置，這個過程成為"讀-改-寫"(rmw,read-modify-write), 很顯然該過程非原子的，是可以被其他執行緒中斷的。各作業系統提供了執行緒安全的操作方式，這種做法可以節約可觀的效能開銷。

以下為乙個簡單的原子型別包裝，原子型別常用於多執行緒引用計數。

class atomicnumber
long get()
long set(int n)
long inc()
long dec()
long add(int n)
long sub(int n)
bool cas(long cmp,long newv) 
private:
volatile long mvalue;
};

2. 對**塊的同步訪問：臨界區，對大多數同步需求來說，單個原子操作不夠，他們往往需要對某個**塊獨佔的訪問，這也是我們最廣泛使用的同步方式，也是相對來說代價高昂的一種方式，但是這種方式使用簡單，不容易出錯。這種方式往往會伴隨核心切換，這種切換代價高昂。下面介紹一種特殊的基於輪詢的一種互斥體，簡單來說輪詢就是不斷反覆測試來等待某個條件的改變，稱之為自旋互斥體，輪詢意味著會吞噬cpu週期。但是某些場合還是非常適合使用這種自旋互斥體的，比如臨界區非常短小，資源競爭也不那麼激烈的時候，這種方式就很適合。下面給出乙個來自於facebook開源的超輕量的自旋鎖，該實現的效能調優點就是先輪詢等待最多4000次，超過4000次則主動交出cpu，防止競爭激烈的時候大量占用cpu。


class sleeper 

void wait() else 
;nanosleep(&ts, null);}}
};class spinlock
void lock()
while(!lock_.cas(free,locked));
}void unlock()
private:
enum ;
atomicnumber lock_;
};
簡單的方式：
使用你使用平台提供的鎖（互斥、臨界區域，或等效）。這從概念上不難理解，使用上更簡單。你無需擔心排列問題，庫或os會替你解決。使用鎖的唯一問題就是慢（這裡的「慢」是相對而言的：一般應用，它的速度足夠了）。
困難的方式：
使用無鎖的方式，為什麼不是每個人都使用無鎖程式設計呢？嗯，它不那麼容易用對。任何情況下，不管每個執行緒在做什麼，你必須很小心，絕不能破壞資料。但更難的是順序相關的保證。在多核環境，**的執行順序可能並不是我們表面看到編碼順序，因為編譯器和cpu會進行各種優化。
考慮這個例子（a和b從0開始）：
thread a thread b
b = 42
a = 1
print(a)
print(b)

執行緒b可能會輸出的一組值是什麼呢？有可能是,,和, , 中的任何一組，這裡有兩種情況會導致亂序，一是編譯器優化亂序，二是cpu執行亂序，為了保障這種順序一致性就必須了解有什麼手段可以保障，答案就是記憶體屏障

分享兩個實現，乙個是單一生產者單一消費者佇列，乙個是多生產者多消費者佇列

lock-free 的訊息佇列，這是網路程式中經常用到的方式，實現這些佇列的核心就是 atomic, 其中需要注意的就是記憶體訪問的順序控制，解決偽共享(false sharing)以及無鎖演算法。

4：linux 2.6.22以後的核心版本中增加了eventfd，可以用來實現執行緒間的等待通知機制，eventfd使用的仍然是「一切皆檔案」的思想，建立好的eventfd可以通過epoll來監聽讀寫事件，結合訊息佇列，可以實現高效的執行緒間通訊。比如執行緒a準備好了資料，作為生產者push進佇列，通過eventfd通知執行緒b，執行緒b監聽到讀事件後，會被喚醒，執行緒b作為消費者從訊息隊裡中pop訊息

5：根據需求選擇合適的同步或者通訊方式

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