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C++11实现无锁链表
2023-07-12 07:37:16 深夜i     82     0
C++ 无锁链表 实现 C++11 多线程

随着计算机科学的发展，许多人开始采用更高级的编程语言编写软件。其中，C++是一种非常流行的编程语言，因为它可以提供高效的功能和丰富的库。而C++11为这种编程语言带来了许多新的特性，其中最具有吸引力的特性之一是无锁编程。

无锁编程是指在不使用锁的情况下编写并发代码。这种编程方式是为了避免由于锁的互斥性而导致的线程阻塞，提高并行效率和程序性能的。在经典的并发编程中，锁在数据结构中是最常见的，而无锁链表是一种无锁并发数据结构。

在C++11中，可以使用原子操作的基本类型、标准库的 头文件和一些新特性来实现无锁链表。在无锁链表中，每个节点都拥有一个无锁的操作，这意味着在进行节点添加或删除操作时，其他线程也可以访问这个节点而不会导致阻塞。这通常需要使用类似于CAS（比较并交换）的原子操作，以确保节点的正确状态。

以下是一个简单的C++11无锁链表实现举例：

#include <atomic>
template <typename T>
class Node {
public:
  T value;
  std::atomic<Node<T>*> next;
};
template <typename T>
class LockFreeList {
public:
  LockFreeList() {
    head.store(nullptr);
  }
  void push(T value) {
    Node<T>* new_node = new Node<T>();
    new_node->value = value;
    Node<T>* current_head = head.load();
    do {
      new_node->next.store(current_head);
    } while (!head.compare_exchange_strong(current_head, new_node));
  }
  bool pop(T& value) {
    Node<T>* current_head = head.load();
    Node<T>* new_head;
    do {
      if (current_head == nullptr)
        return false;
      
      new_head = current_head->next.load();
    } while (!head.compare_exchange_strong(current_head, new_head));
    value = current_head->value;
    delete current_head;
    return true;
  }
private:
  std::atomic<Node<T>*> head;
};

在上面的代码中，我们使用`std::atomic`模板类定义了一个无锁的链表节点，并定义了一个无锁的链表类`LockFreeList`。在节点的结构中，使用了`std::atomic *> next`来表示下一个节点。在`LockFreeList`类中，我们首先初始化一个空的头节点，然后在`push`方法中，我们创建一个新的节点，并对头指针进行原子性的比较和交换操作，将新的节点插入到链表头部。在`pop`方法中，我们首先获取头节点，并对头指针进行原子性的比较和交换操作，将下一个节点作为新的头节点，并返回当前头节点的值。

在这个简单的例子中，我们使用无锁编程方法来实现了一个简单的链表，提高了并发性能和程序的性能。但是需要注意的是，在实际开发中，需要更加深入地了解原子操作和无锁编程的理论，以避免由于错误的实现而导致数据结构的不一致和内存泄漏等问题。

  
  

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