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

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
#undef __STDC_FORMAT_MACROS
printf("%" PRId64 "\n", value);  

二、AtomicIntegerT 类封装

template
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》