3

Итак, существует интеловский код по реализации потокобезопасной очереди "один пишет - один читает".

Там, как вы заметили, есть конструкции примерно такого типа:

const_cast <const volatile node*> (param) //это в load_consume
const_cast <volatile node*> (param) // это в store_release.

Вопрос состоит в том, для чего нужны эти ключевые слова в const_cast и чем они отличаются (а видимо, они отличаются) от стандартной конструкции по типу const_cast <node*> (param)?

А это не относится конкретно к вопросу, тут мои попытки пояснить код. Возможно, это поможет понять кому-то (но пока что не мне), зачем там вообще const_cast?

Если интересно насчёт того, что есть там конкретно по этим двум методам, то, насколько я понял, то все узлы (node), а именно head, tail, next, tail_copy и first обозначены как указатели на некие объекты, построенные в соответствии со структурой node (в нём лежит ссылка на следующий узел и значение). То есть, это всё объявляется как node* и выглядит в остальных местах как &node.

load_consume по своей логике принимает указатель и возвращает значение по ней, но по факту это значение из-за выше указанных вещей - тоже указатель. Указатель на этот указатель мы и передаём в качестве параметра в этот метод. Также он делает const_cast, о котором я спрашивал, и вызывает барьер памяти, который говорит процессорам, чтобы завершали все свои незавершённые операции.

Один раз load_consume используется, чтобы проверить, не пуста ли очередь: он пытается взять этот указатель на tail->next, если "не смог" (видимо, в самом конце лежит нулевое значение), то считается, что больше ничего в очереди нет.

В другом месте (alloc_node) он просто передаёт одному указателю другой указатель.

store_release принимает указатель и значение, затем разыменовывает первое и даёт значение второго. Как говорил, всё это является указателями, то есть, разыменованному указателю на указатель даётся "значение" на другой указатель. Также там тоже есть барьер памяти.

И уж совсем не по теме, но по их коду, отвечать совсем не обязательно: зачем там нужны cache_line_size и cache_line_pad, а также конструкция ниже?

spsc_queue(spsc_queue const&);
spsc_queue& operator = (spsc_queue const&);
brenoritvrezorkre
  • 327
  • У меня было 2 основных варианта ответа на мой вопрос, что делает const_cast <const volatile type*>: или так можно указать, какой именно именно спецификатор удалить, или, наоборот, придаёт чему-то этот спецификатор (не удаляет).
    И, судя по логике кода, тут как раз второе. В load_consume никакое внешнее содержимое (параметр) не меняется, а значит, этот параметр можно сделать константой. Ну и в обоих случаях мы, собственно, добавляем ещё volatile.

    Мне осталось выяснить, каков ответ на последний вопрос.

     – brenoritvrezorkre Apr 23 '16 at 06:10

1 Answers1

2

Интересный код, либо я чего-то не знаю про интеловский компилятор, либо код писал не совсем грамотный программист. Так, ни в одном из этих случаев const_cast не нужен. Достаточно простого и понятного static_cast:

static_cast <const volatile node*> (param) //это в load_consume
static_cast <volatile node*> (param) // это в store_release.

Теперь, для чего нужен volatile: раньше, когда не был утверждён стандарт C++ 11 года, volatile был единственным кроссплатформенным способом заставить компилятор читать именно последнее значение того или иного объекта, т.е. никакого кэширования со стороны компилятора не происходит. Остаётся одна деталь — процессор может и будет кэшировать объекты, поэтому в коде находятся барьеры(конкретно в этой версии кода барьеры для компилятора, но не для addr, а для других объектов, т.к. в x86 CPU барьеры для этих случаев не требуются).

Используя volatile+memory barriers достигается гарантированное получение последних значений объектов, что необходимо для синхронизации.

Если интересно почитать про барьеры памяти, volatile и о том как сейчас дела обстоят в C++, то можете почитать мои статьи: по барьерам, по современному C++: раз и два

Зачем нужен cache_line_pad: как Вы можете видеть, в коде есть разделение на данные потребителя и поставщика, и подразумевается, что данные будут использоваться из разных потоков. Но если получится так, что данные поставщика и потребителя находятся в одной линии кэш, тогда получится ситуация, что кэш линия будет «портиться» то одним потоком, то другим, из-за этого будет постоянный траффик между кэш-блоками разных ядер. Это ухудшит производительность, может даже сильно. Поэтому код гарантирует, что данные, которые должны быть использованы в разных потоках, находятся в разных линиях кэш.

Зачем нужны строки:

spsc_queue(spsc_queue const&);
spsc_queue& operator = (spsc_queue const&);

Они нужны для того, чтобы запретить копирование структуры spsc_queue, как Вы можете видеть, обе метода находятся в private секции и не имеют реализации, поэтому при попытке копирования spsc_queue компилятор выдаст ошибку.

P.S. в следующий раз создавайте отдельные темы для разных вопросов, а не набивайте несколько не смежных вопросов в один.

ixSci
  • 23,825