c++11 std::atomiccompare_exchange_weak和堆栈容器

c++11 std::atomic compare_exchange_weak and the stack container

本文关键字：堆栈 exchange std atomiccompare c++11 weak      更新时间：2023-10-16

我正在为C++11编写Anthony Williams Concurrency一书。

我对无锁堆栈的pop实现有点困惑。

template<typename T>
class lock_free_stack
{
private:
struct node
{
    std::shared_ptr<T> data;
    node* next;
    node(T const& data_): data( std::make_shared<T>(data_)){}
};
std::atomic<node*> head;
public:
void push(T const& data)
{
    node* const new_node = new node(data);
    new_node->next = head.load();
    while(!head.compare_exchange_weak(new_node->next, new_node));
}
std::shared_ptr<T> pop()
{
    node* old_head = head.load();
    while( old_head && !head.compare_exchange_weak(old_head, old_head->next));
            // Does This not return the data of the next node before the head if 
            // compare_exchange_weak returns true
    return old_head ? old_head->data : std::shared_ptr<T>();
}
};

让我感到困惑的是pop函数的最后两行。

    while( old_head && !head.compare_exchange_weak(old_head, old_head->next));
    return old_head ? old_head->data : std::shared_ptr<T>();

如果compare_exchange_weak函数返回true，它不会将old_head更改为堆栈中的下一个节点吗？当old_head不是nullptr时，这将导致return语句从下一个节点返回数据，而不是从堆栈顶部的旧头返回数据。

我把这个解释错了吗？

除了我的评论之外，如果compare_exchange_weak成功，它成功地将head从值old_head更新为值old_head->next，因此old_head不再是列表的一部分，因此可以正确返回。

只有当它返回false时，它才会修改old_head 的值

编辑：显示上述代码的问题。

首先，如果两个线程进入pop，并且都读取head（通过head.load()），并且获得相同的old_head 值

线程1被换出（比如）

线程二继续运行，弹出头并返回给调用者，然后调用者删除保存节点的值。

线程一然后恢复并尝试读取old_head->next，甚至调用compare_exchange_weak。

但是，old_head指向已删除的内存。未定义的行为，如果你犯错，那你就是幸运的。

其次，这有典型的ABA问题。我不想解释，因为它有很好的记录和理解。搜索它。

当head.compare_exchange_weak返回false时，它会修改old_head。

当它返回true时，它修改head而不修改old_head。

请参阅http://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/atomic/compare_exchange和/或http://cpp0x.centaur.ath.cx/atomics.types.operations.req.html#p21

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