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首頁 后端開發(fā) C++ 如何僅使用 32 位原子高效實(shí)現(xiàn) 64 位原子計(jì)數(shù)器?

如何僅使用 32 位原子高效實(shí)現(xiàn) 64 位原子計(jì)數(shù)器?

Dec 17, 2024 am 08:38 AM

How to Efficiently Implement a 64-Bit Atomic Counter Using Only 32-Bit Atomics?

使用 32 位原子實(shí)現(xiàn) 64 位原子計(jì)數(shù)器

在嵌入式系統(tǒng)中,僅使用 32 位原子創(chuàng)建 64 位原子計(jì)數(shù)器位原子通常是必要的。一種常見的方法是利用生成計(jì)數(shù),并將最低有效位用作讀鎖。然而,問題是是否還有其他潛在的方法以及建議的實(shí)現(xiàn)是否是最佳的。

替代方法

推薦的實(shí)現(xiàn)是一種可行的方法,但有可以考慮的替代方法:

  • SeqLock 模式: 此技術(shù)利用單調(diào)增加的世代計(jì)數(shù),奇數(shù)和偶數(shù)交替出現(xiàn)。讀取器旋轉(zhuǎn),直到生成計(jì)數(shù)穩(wěn)定并且讀取鎖定位(最低有效位)未設(shè)置。此方法在具有多個(gè)讀取器但只有一個(gè)寫入器的場(chǎng)景中提供了改進(jìn)的性能。
  • 直接 64 位原子操作: 雖然不太常見,但某些系統(tǒng)可能本身支持 64 位原子操作。在這種情況下,直接對(duì) 64 位計(jì)數(shù)器的兩半使用原子操作可以消除對(duì)鎖或序列計(jì)數(shù)器的需要。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

關(guān)于所提供的實(shí)現(xiàn),有幾個(gè)方面可以優(yōu)化:

  • 用于生成計(jì)數(shù)的原子讀-修改-寫入 (RMW): 可以使用純加載和存儲(chǔ)來代替對(duì)生成計(jì)數(shù)使用原子 RMW 操作發(fā)布訂單。此更改減少了與 RMW 操作相關(guān)的開銷。
  • 有效負(fù)載的原子增量:沒有必要利用原子 RMW 來增量有效負(fù)載;純粹的加載、增量和存儲(chǔ)就足夠了。此修改進(jìn)一步減少了維護(hù)計(jì)數(shù)器的開銷。

其他注意事項(xiàng)

  • ARM 加載對(duì)指令: 一些ARM 架構(gòu)支持高效的加載對(duì)指令(例如 ldrd 或 ldp),可以同時(shí)加載64 位值的 32 位一半。利用這些指令可以提高性能。
  • 編譯器優(yōu)化:編譯器可能并不總是為 uint64_t 等大型結(jié)構(gòu)上的原子操作生成最佳代碼。避免對(duì)此類結(jié)構(gòu)的原子訪問,而使用 volatile 關(guān)鍵字和內(nèi)存屏障可以產(chǎn)生更高效的代碼。

結(jié)論

使用 32 位原子構(gòu)造 64 位原子計(jì)數(shù)器的建議技術(shù)是合適的,特別是在具有單個(gè)寫入器和多個(gè)讀取器的場(chǎng)景中。但是,其他選項(xiàng)(例如 SeqLock 模式或直接 64 位原子操作)可能更適合特定情況。通過解決概述的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)并探索其他優(yōu)化,程序員可以進(jìn)一步提高其實(shí)現(xiàn)的效率。

以上是如何僅使用 32 位原子高效實(shí)現(xiàn) 64 位原子計(jì)數(shù)器?的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章!

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是的,函數(shù)重載是C 中的一種多態(tài)形式,具體來說是編譯時(shí)多態(tài)。1.函數(shù)重載允許使用相同名稱但不同參數(shù)列表的多個(gè)函數(shù)。2.編譯器根據(jù)提供的參數(shù)在編譯時(shí)決定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)。3.與運(yùn)行時(shí)多態(tài)不同,函數(shù)重載在運(yùn)行時(shí)沒有額外開銷,實(shí)現(xiàn)簡單,但靈活性較低。

C中有哪種多態(tài)性的多態(tài)性?解釋了 C中有哪種多態(tài)性的多態(tài)性?解釋了 Jun 20, 2025 am 12:08 AM

C 有兩種主要的多態(tài)類型:編譯時(shí)多態(tài)和運(yùn)行時(shí)多態(tài)。1.編譯時(shí)多態(tài)通過函數(shù)重載和模板實(shí)現(xiàn),提供高效但可能導(dǎo)致代碼膨脹。2.運(yùn)行時(shí)多態(tài)通過虛函數(shù)和繼承實(shí)現(xiàn),提供靈活性但有性能開銷。

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實(shí)現(xiàn)C 中的多態(tài)性可以通過以下步驟實(shí)現(xiàn):1)使用繼承和虛函數(shù),2)定義一個(gè)包含虛函數(shù)的基類,3)派生類重寫這些虛函數(shù),4)使用基類指針或引用調(diào)用這些函數(shù)。多態(tài)性允許不同類型的對(duì)象被視為同一基類型的對(duì)象,從而提高代碼的靈活性和可維護(hù)性。

C:多態(tài)性真的有用嗎? C:多態(tài)性真的有用嗎? Jun 20, 2025 am 12:01 AM

是的,C 中的多態(tài)性非常有用。 1)它提供了靈活性,允許輕松添加新類型;2)促進(jìn)代碼重用,減少重復(fù);3)簡化維護(hù),使代碼更易擴(kuò)展和適應(yīng)變化。盡管存在性能和內(nèi)存管理的挑戰(zhàn),但其優(yōu)勢(shì)在復(fù)雜系統(tǒng)中尤為顯著。

C驅(qū)動(dòng)器:常見錯(cuò)誤 C驅(qū)動(dòng)器:常見錯(cuò)誤 Jun 20, 2025 am 12:12 AM

C destructorscanleadtoseveralcommonerrors.Toavoidthem:1)Preventdoubledeletionbysettingpointerstonullptrorusingsmartpointers.2)Handleexceptionsindestructorsbycatchingandloggingthem.3)Usevirtualdestructorsinbaseclassesforproperpolymorphicdestruction.4

C中的多態(tài)性:綜合指南 C中的多態(tài)性:綜合指南 Jun 21, 2025 am 12:11 AM

C 中的多態(tài)性分為運(yùn)行時(shí)多態(tài)性和編譯時(shí)多態(tài)性。1.運(yùn)行時(shí)多態(tài)性通過虛函數(shù)實(shí)現(xiàn),允許在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)用正確的方法。2.編譯時(shí)多態(tài)性通過函數(shù)重載和模板實(shí)現(xiàn),提供更高的性能和靈活性。

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C polymorphismincludescompile-time,runtime,andtemplatepolymorphism.1)Compile-timepolymorphismusesfunctionandoperatoroverloadingforefficiency.2)Runtimepolymorphismemploysvirtualfunctionsforflexibility.3)Templatepolymorphismenablesgenericprogrammingfo

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學(xué)Python的人轉(zhuǎn)學(xué)C 最直接的困惑是:為什么不能像Python那樣寫?因?yàn)镃 雖然語法更復(fù)雜,但提供了底層控制能力和性能優(yōu)勢(shì)。1.語法結(jié)構(gòu)上,C 使用花括號(hào){}而非縮進(jìn)組織代碼塊,且變量類型必須顯式聲明;2.類型系統(tǒng)與內(nèi)存管理方面,C 沒有自動(dòng)垃圾回收機(jī)制,需手動(dòng)管理內(nèi)存并注意釋放資源,使用RAII技術(shù)可輔助資源管理;3.函數(shù)與類定義中,C 需要明確訪問修飾符、構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù),并支持如運(yùn)算符重載等高級(jí)功能;4.標(biāo)準(zhǔn)庫方面,STL提供了強(qiáng)大的容器和算法,但需要適應(yīng)泛型編程思想;5

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