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Heim Backend-Entwicklung C++ Wie implementiert man einen 64-Bit-Atomz?hler mit nur 32-Bit-Atomvariablen?

Wie implementiert man einen 64-Bit-Atomz?hler mit nur 32-Bit-Atomvariablen?

Dec 11, 2024 pm 05:38 PM

How to Implement a 64-bit Atomic Counter Using Only 32-bit Atomic Variables?

Implementierung eines 64-Bit-Atomz?hlers mit 32-Bit-Atomvariablen

Frage:

Entwerfen und implementieren Sie einen 64-Bit-Atomz?hler mit 32-Bit-Atomvariablen. Der Z?hler verfügt über einen einzigen Schreiber (Signalhandler) und mehrere Leseger?te.

Code:

class counter {
    atomic<uint32_t> lo_{};
    atomic<uint32_t> hi_{};
    atomic<uint32_t> gen_{};

    uint64_t read() const {
        auto acquire = memory_order_acquire;
        uint32_t lo, hi, gen1, gen2;
        do {
            gen1 = gen_.load(acquire);
            lo = lo_.load(acquire);
            hi = hi_.load(acquire);
            gen2 = gen_.load(acquire);
        } while (gen1 != gen2 || (gen1 & 1));
        return (uint64_t(hi) << 32) | lo;
    }

    void increment() {
        auto release = memory_order_release;
        gen_.fetch_add(1, release);
        uint32_t newlo = 1 + lo_.fetch_add(1, release);
        if (newlo == 0) {
            hi_.fetch_add(1, release);
        }
        gen_.fetch_add(1, release);
    }
};

Antwort:

Der bereitgestellte Code ist eine korrekte Implementierung eines 64-Bit-Atomz?hlers unter Verwendung von 32-Bit-Atomvariablen. Es verwendet eine als SeqLock bekannte Technik, die eine Generationsz?hlung verwendet, um die Konsistenz der oberen und unteren H?lften des Z?hlers aufrechtzuerhalten.

Der Lesevorgang verwendet eine Schleife, um w?hrend der Verarbeitung den korrekten Zustand des Z?hlers zu ermitteln m?gliche Wettrennen zwischen Lesern und Autoren. Der Schreibvorgang erh?ht sowohl den oberen als auch den niedrigen Teil des Z?hlers atomar und verwendet dabei die Speicherreihenfolge, um das korrekte Verhalten sicherzustellen.

Verbesserte Implementierung:

W?hrend der bereitgestellte Code korrekt ist , es kann für eine bessere Leistung und Effizienz verbessert werden:

  • Anstatt atomare RMW-Operationen für die Z?hlernutzlast zu verwenden, verwenden sie kann durch einfache Lade- und Speichervorg?nge ersetzt werden, um unn?tigen Overhead zu vermeiden.
  • Der Sequenzz?hler kann auch mit einfachen Lade- und Speichervorg?ngen beibehalten werden, da er nur monoton ansteigend und nicht atomar aktualisiert werden muss.

Alternatives Design:

Ein alternatives Design, das atomare RMW-Operationen vollst?ndig überflüssig macht, ist die Verwendung einer Union eines volatilen uint64_t und eines std::atomic Variable. Der flüchtige Teil kann zum Lesen und Schreiben des Werts verwendet werden, w?hrend die atomare Variable zum Aktualisieren des Sequenzz?hlers verwendet werden kann. Dieser Ansatz bietet die notwendigen Garantien für korrektes Verhalten und optimiert gleichzeitig die Leistung.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie implementiert man einen 64-Bit-Atomz?hler mit nur 32-Bit-Atomvariablen?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!

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Der Polymorphismus in C wird durch virtuelle Funktionen und abstrakte Klassen implementiert, wodurch die Wiederverwendbarkeit und Flexibilit?t des Codes verbessert wird. 1) Virtuelle Funktionen erm?glichen es abgeleiteten Klassen, die Basisklassenmethoden zu überschreiben, 2) abstrakte Klassen definieren Schnittstellen und erzwingen abgeleitete Klassen, um bestimmte Methoden zu implementieren. Dieser Mechanismus macht den Code flexibler und skalierbarer, aber die m?gliche Erh?hung der Laufzeitaufwand und des Codekomplexit?t sollte aufmerksam gemacht werden.

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Ja, die überlastung von Funktionen ist eine polymorphe Form in C, speziell kompiliert-Time-Polymorphismus. 1. Funktionsüberladung erm?glicht mehrere Funktionen mit demselben Namen, aber unterschiedlichen Parameterlisten. 2. Der Compiler entscheidet, welche Funktion zur Kompilierung der entsprechenden Parameter zu Kompilierzeit aufgerufen werden soll. 3. Im Gegensatz zum Laufzeitpolymorphismus hat Funktion überladung zur Laufzeit keinen zus?tzlichen Overhead und ist einfach zu implementieren, aber weniger flexibel.

C Destruktoren codieren Muster C Destruktoren codieren Muster Jun 13, 2025 am 12:04 AM

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So implementieren Sie Polymorphismus in C: Ein Schritt-für-Schritt-Tutorial So implementieren Sie Polymorphismus in C: Ein Schritt-für-Schritt-Tutorial Jun 14, 2025 am 12:02 AM

Durch die Implementierung des Polymorphismus in C kann in den folgenden Schritten erreicht werden: 1) Verwenden Sie Vererbungs- und virtuelle Funktionen, 2) eine Basisklasse definieren, die virtuelle Funktionen enth?lt, 3) diese virtuellen Funktionen nach abgeleiteten Klassen neu schreiben und diese Funktionen unter Verwendung von Basisklassenzichtern oder Referenzen aufrufen. Durch Polymorphismus k?nnen verschiedene Arten von Objekten als Objekte desselben Basistyps behandelt werden, wodurch die Flexibilit?t und Wartbarkeit der Code verbessert wird.

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C hat zwei polymorphe Haupttypen: Kompilierungszeitpolymorphismus und Laufzeitpolymorphismus. 1. Die Kompilierungszeitpolymorphismus wird durch Funktion überladung und Vorlagen implementiert, was eine hohe Effizienz bietet, kann jedoch zu Code-Bl?hungen führen. 2. Die Laufzeitpolymorphismus wird durch virtuelle Funktionen und Vererbung implementiert, die Flexibilit?t, aber Leistungsaufwand bietet.

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Ja, Polymorphismen in C sind sehr nützlich. 1) Es bietet Flexibilit?t, um eine einfache Erg?nzung neuer Typen zu erm?glichen. 2) f?rdert die Wiederverwendung von Code und reduziert die Duplikation; 3) vereinfacht die Wartung und erleichtert den Code, sich zu erweitern und sich an ?nderungen anzupassen. Trotz der Herausforderungen des Leistungs- und Ged?chtnismanagements sind die Vorteile in komplexen Systemen besonders von Bedeutung.

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Polymorphismus in C: Ein umfassender Leitfaden mit Beispielen Polymorphismus in C: Ein umfassender Leitfaden mit Beispielen Jun 21, 2025 am 12:11 AM

Polymorphismen in C werden in Laufzeitpolymorphismen und Kompilierungs-Zeit-Polymorphismen unterteilt. 1. Die Laufzeit -Polymorphismus wird durch virtuelle Funktionen implementiert, sodass die richtige Methode zur Laufzeit dynamisch aufgerufen werden kann. 2. Die Kompilierungszeitpolymorphismus wird durch Funktionsüberlastung und Vorlagen implementiert, wodurch eine h?here Leistung und Flexibilit?t erzielt wird.

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