muduo网络库学习之Timestamp类、AtomicIntegerT 类封装中的知识点

一、Timestamp类封装

class Timestamp : public muduo::copyable,                   public boost::less_than_comparable<Timestamp>

类图如下:

值语义:可以拷贝,拷贝之后,与原对象脱离关系

对象语义:要么是不能拷贝;要么可以拷贝,拷贝之后与原对象仍然存在一定的关系,比如共享底层资源

两者之间的关系参见这里

1、muduo::copyable 空基类,标识类,值类型

2、less_than_comparable<Timestamp> 模板类

Timestamp 要求实现<, =,可自动实现>,<=,>= 3、成员 microSecondsSinceEpoch_ 是现在这个时刻距离1970-01-01 00:00:00 (UTC 时间) 的微秒数

4、BOOST_STATIC_ASSERT 编译时断言

     assert 运行时断言

5、使用PRld64

int64_t 用来表示64位整数,在32位系统中是long long int,在64位系统中是long int,所以打印int64_t的格式化方法是: printf(“%ld”, value);  // 64bit OS printf("%lld", value); // 32bit OS 跨平台的做法: #define __STDC_FORMAT_MACROS #include <inttypes.h> #undef __STDC_FORMAT_MACROS printf("%" PRId64 "\n", value);  

二、AtomicIntegerT 类封装

template<typename T> class AtomicIntegerT : boost::noncopyable

类图如下:

1、为什么需要原子性操作?

x++; (x是共享变量) 从内存中读x的值到寄存器中,对寄存器加1,再把新值写回x所处的内存地址 (1)、假设是多核(multiprocessors)的情况,x 的初始值为5:

因为每个核都有自己独立的寄存器,两个线程同时访问可能出现只加了一次的情况。

(2)、假设是单核的情况: 例如有两个线程,它们按照如下顺序执行(注意读x和写回x是原子操作,两个线程不能同时执行(伪并发),是分时实现): time    Thread 1         Thread 2       load eax, x                            load eax, x       add eax, 1        

add eax, 1

     store x, eax                            store x, eax 我们会发现最终x的值会是1而不是2,Thread 1的结果被覆盖掉了,因为Thread2在进行++之前以为x还是0,而不是1(每个线程都保存自己的上下文包括寄存器的值,重新调度回Thread2时eax被加载为原来保存的0)。

这种情况下我们就需要对x++这样的操作加锁(例如Pthread中的mutex)以保证同步,或者使用一些提供了atomic operations的库,linux下的如atomic.h,下面会介绍部分函数。

2、gcc 原子性操作

// 原子自增操作 type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value)

 type tmp = *ptr;

 *ptr += value;

   return tmp; // 原子比较和设置操作 type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval, type newval)

 if (*ptr == oldval)  

{

*ptr = newval return oldval;

}

else

     return *ptr;

bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval, type newval)

if (*ptr == oldval)  

{

*ptr = newval;  return true;

}

else

     return false;

// 原子赋值操作 type __sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value)

 type tmp = *ptr;

 *ptr = value;

   return tmp;

使用这些原子性操作,编译的时候需要加-march=cpu-type  或者 -march = native

无锁队列实现 http://coolshell.cn/articles/8239.html

更多原子性操作 http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.3.5/gcc/Atomic-Builtins.html

3、volatile 关键字

volatile的作用: 作为指令关键字,确保本条指令不会因编译器的优化而省略,且要求每次直接读值。简单地说就是防止编译器对代码进行优化。当要求使用volatile 声明的变量的值的时候,系统总是重新从它所在的内存读取数据,而不是使用保存在寄存器中的备份。即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据,而且读取的数据立刻被保存。

补充:gcc/g++ 一些编译选项

-Wall               // 大部分警告 -Wextra               // 一些额外的警告 -Werror               // 当出现警告时转为错误,停止编译。(对应 -Wno-error) -Wconversion          // 一些可能改变值的隐式转换,给出警告。 -Wno-unused-parameter     // 函数中出现未使用的参数,不给出警告。 -Wold-style-cast          // C风格的转换,给出警告 -Woverloaded-virtual     // 如果函数的声明隐藏住了基类的虚函数,就给出警告。 -Wpointer-arith          // 对函数指针或者void *类型的指针进行算术操作时给出警告 -Wshadow          // 当一个局部变量遮盖住了另一个局部变量,或者全局变量时,给出警告。

-Wwrite-strings        // 规定字符串常量的类型是const char[length],因此,把这样的地址复制给 non-const char *指针将产生警告.     

                                   这些警告能够帮助你在编译期间发现企图写入字符串常量 的代码

-march=native          // 指定cpu体系结构为本地平台

注:本文对原子操作与锁、volatile等讨论比较基础,更详细的探讨请参考这篇文章

参考:

muduo manual.pdf

《linux 多线程服务器编程:使用muduo c++网络库》

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