原子操作实现信号量的示例代码

时间: 2023-08-18 11:10:36 浏览: 55
以下是使用原子操作实现信号量的示例代码,假设需要实现一个二元信号量(即只有0和1两种状态): ``` #include <atomic> class Semaphore { public: Semaphore(int init_count = 0) : m_count(init_count) {} void wait() { while (true) { int old_count = m_count.load(); if (old_count == 0) continue; if (m_count.compare_exchange_weak(old_count, old_count - 1)) break; } } void signal() { m_count++; } private: std::atomic<int> m_count; }; ``` 这个实现中使用了`std::atomic`类型和原子操作`compare_exchange_weak()`来实现线程安全的信号量操作。在`wait()`方法中,使用循环不断地检查当前计数器的值,如果为0则继续等待,否则使用`compare_exchange_weak()`原子操作尝试将计数器减1,如果操作成功(即当前计数器的值与旧值相同),则退出循环,否则继续重试。在`signal()`方法中,直接将计数器加1即可。 这个实现可以保证多线程环境下信号量的正确性,并且避免了使用锁带来的性能问题。需要注意的是,不同的编译器和操作系统可能对原子操作的支持有所差异,因此在具体使用时需要仔细查阅相关文档和API。

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#include <windows.h> #include <iostream> using namespace std; const int N = 5; // 进程数 int count = 0; // 计数器 HANDLE mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); // 互斥量 HANDLE barrier = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); // 屏障 DWORD WINAPI Process(LPVOID lpParam) { int id = *((int*)lpParam); cout << "Process " << id << " arrived at barrier." << endl; WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); count++; ReleaseMutex(mutex); if (count == N) { cout << "All processes arrived at barrier, releasing barrier." << endl; SetEvent(barrier); } WaitForSingleObject(barrier, INFINITE); cout << "Process " << id << " starts the next phase of work." << endl; return 0; } DWORD WINAPI Broadcast(LPVOID lpParam) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); cout << "Broadcast process started." << endl; ReleaseMutex(mutex); SetThreadPriority(GetCurrentThread(), THREAD_PRIORITY_HIGHEST); WaitForSingleObject(barrier, INFINITE); cout << "Broadcast process releasing all processes." << endl; ReleaseMutex(mutex); for (int i = 0; i < N; i++) { ReleaseSemaphore((HANDLE)lpParam, 1, NULL); } return 0; } int main() { HANDLE threads[N]; DWORD threadIds[N]; HANDLE sem = CreateSemaphore(NULL, 0, N, NULL); int ids[N]; for (int i = 0; i < N; i++) { ids[i] = i; threads[i] = CreateThread(NULL, 0, Process, &ids[i], 0, &threadIds[i]); if (threads[i] == NULL) { return 1; } } HANDLE broadcastThread = CreateThread(NULL, 0, Broadcast, sem, 0, NULL); if (broadcastThread == NULL) { return 1; } WaitForMultipleObjects(N, threads, TRUE, INFINITE); WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); cout << "All processes completed." << endl; ReleaseMutex(mutex); return 0; }

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