C++ 无锁有界堆栈C++；11原子

我在考虑使用非常基本的有界（预分配）堆栈，以正确的后进先出顺序跟踪线程ID。所以我想知道我的实现是否是线程安全的：

// we use maximum 8 workers
size_t idle_ids_stack[8];
// position current write happening at
std::atomic_uint_fast8_t idle_pos(0);

// this function is called by each thread when it is about to sleep
void register_idle(size_t thread_id) 
{
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);
    idle_ids_stack[idle_pos.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed)] = thread_id;
}

// this function can be called from anywhere at anytime
void wakeup_one() 
{
    uint_fast8_t old_pos(idle_pos.load(std::memory_order_relaxed));
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
    size_t id;
    do
    {
        if(old_pos == 0) return; // no idle threads in stack; exit;
        id = idle_ids_stack[old_pos-1];
    }
    while (!idle_pos.compare_exchange_weak(old_pos, old_pos-1, std::memory_order_acquire, std::memory_order_relaxed));
    // wakeup single thread
    signal_thread(id);
}

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我不是无锁编程方面的专家，但我非常确定您的代码不是线程安全的

让我们首先看一下

寄存器\u idle（）

：

这里可能发生的情况是，Thread1递增

idle\u pos

，但在它存储其id之前，另一个线程调用

wakeup\u一次

，并使用过期的id（在最坏的情况下，甚至是无效的on，因为数组尚未初始化）。我也不明白为什么会有记忆障碍

在

wakeup_one（）

中，您会遇到类似的问题（称为：

• 您加载当前的

  空闲位置

  并根据

  id

• 另一个线程调用并完成唤醒一个线程（空闲位置减少）
• 还有一个线程调用寄存器空闲，这会将空闲位置再次增加到与以前相同的值
• 现在第一个线程继续运行，认为空闲线程没有改变，并发出错误线程的信号

我可能弄错了，但我相信通常不可能基于数组创建完全无锁堆栈，因为在单个原子操作中必须做两件事：修改索引变量并在数组中存储或加载值

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除了这些逻辑错误之外，我强烈建议不要使用独立内存围栏（它们会降低代码的可读性，甚至可能会增加成本）。此外，我只会在确保程序与默认顺序正确后才开始手动指定内存顺序。

这可能更适合代码审查……您应该很少使用fences。直接同步原子变量。您可能需要使用一些测试工具，例如：