C++ 无等待或无锁初始化

我一直在研究延迟初始化（比如说-全局变量，但它可以是任何类型的）。到目前为止，我想到的是

enum state {
    uninitialized,
    initializing,
    initialized
};
state s;
char memory[sizeof(T)];
T& initialize() {
    auto val = compare_and_swap(&s, state::uninitialized, state::initializing);
    if (val == initialized)
        return *(T*)memory;
    if (val == initializing) {
        while(atomic_read(&s) != state::initialized);
        return *(T*)memory;
    }
    new (memory) T();
    atomic_write(&s, state::initialized);
    return *(T*)memory;
}

在已经初始化的情况下，它是无等待的。但是在一个线程初始化的情况下，我遇到了一个问题。完成初始化或等待初始化完成所需的步骤数与线程数不成正比。但是如果初始化线程暂停，其他线程都必须任意等待，直到它恢复。所以在一般情况下，它不是无锁的或无等待的

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有可能创建无等待或无锁的延迟初始化吗？

我认为在一般情况下这两种方法都不可能。如果在调用main和创建线程之前，作为全局初始化的一部分执行此操作，那么您就有机会了。它如何可以是无等待或无锁的

如果您允许初始化失败并稍后重试，它可能是无锁的。 如果另一个线程有该项，则不能等待空闲

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如果您关心这里的性能，那么您可以使用线程id散列到一个项目桶中，以尝试减少争用频率。

如果您愿意初始化多个对象，那么您可以通过只存储一个指针来生成无锁代码：

std::atomic<T *> p { nullptr };

T & get()
{
    T * q = p.load();
    if (!q)
    {
        T * r = new T;
        if (p.compare_exchange_strong(q, r))
        {
            return *r;
        }
        else
        {
            delete r;
            return *q;
        }
    }
    return *q;
}

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这段代码甚至不是无锁的……它显然不是无锁的。这就是问题的根源。如果我有无锁惰性初始化，为什么我会问一个关于是否可能的问题；我被复杂的代码甩了-如果你只是想要一个锁定延迟初始化，你可以使用一个

静态

变量并完成它。代码还需要

alignas（alignof（T））

，如果

T

的析构函数有副作用，并且您没有合适的清理，则会导致未定义的行为：-（如果

T

construction抛出了一个异常，那么你的代码将是活锁。这就是我刚刚提出的方法。严格来说，这个算法不也是免等待的吗？@DeadMG：如果你想要无锁，你不能依赖任何一个线程。无锁的全部目的是，即使有任意数量的线程，你也可以取得进展我们无限期地停止了。我想知道是否有可能使用光纤或其他技术来“窃取”从另一个被阻塞的线程中完成了一半的初始化。@ DIALMG：在一般情况下不太可能。Fipe需要从用户代码中进行协作。我猜如果你考虑一个被外部资源阻塞的线程——比如说任意加载一个网页——那么它就不能恢复。所以你不可能恢复它。延迟初始化是任意的，因此它不能是无锁的。

delete p.exchange(nullptr);