C++ Futex：高性能用户态锁与内核级阻塞切换 大家好，今天我们来深入探讨C++中futex（Fast Userspace Mutex）的原理及其应用。futex是一种在用户空间实现高性能锁，并在必要时切换到内核级阻塞机制的强大工具。理解futex对于编写高并发、低延迟的C++程序至关重要。 1. 互斥锁的演进：从内核到用户空间 传统的互斥锁（mutex）通常由操作系统内核提供。当线程试图获取一个已被其他线程持有的锁时，该线程会陷入内核态，并被操作系统阻塞，直到锁被释放。这种方式的优点是可靠，由内核保证互斥性，但缺点是性能开销较大，因为每次锁竞争都涉及用户态和内核态的切换。 为了提高性能，人们开始尝试在用户空间实现锁。用户态锁避免了频繁的内核态切换，但需要某种机制来处理锁竞争的情况，否则忙等待（busy-waiting）会消耗大量CPU资源。 futex正是为了解决这个问题而诞生的。它允许我们在用户空间快速尝试获取锁，只有在锁竞争激烈时，才将线程阻塞到内核，从而最大限度地减少了内核态切换的次数。 2. Futex的基本原理 futex的核心思想是： 快速路径（Fast Path）： …
CPython的内部字典查找优化：快表（Fast Map）与哈希探查序列的底层机制
CPython 字典查找优化：快表（Fast Map）与哈希探查序列 大家好，今天我们来深入探讨 CPython 字典查找的内部优化机制，重点关注快表（Fast Map）以及哈希探查序列的底层实现。字典作为 Python 中最常用的数据结构之一，其查找效率对程序性能至关重要。理解 CPython 如何优化字典查找过程，能帮助我们编写更高效的 Python 代码，也能更深刻地理解这门语言的底层原理。 1. 字典的底层结构：PyDictObject 在 CPython 中，字典的底层实现是 PyDictObject 结构体。它主要包含两部分： ma_fill: 已使用的 entry 数量。 ma_used: 有效 entry 数量 (不包括被删除的 entry)。 ma_mask: 哈希表的尺寸掩码，size = ma_mask + 1，表示哈希表的大小。 ma_table: 指向哈希表的指针，类型为 PyDictEntry* 或 PyDictKeysObject*。这是字典的核心存储区域。 ma_keys: 指向 PyDictKeysObject 的指针，存储键的元信息（例如键的哈希值） …
JS `Fast Properties` 与 `Dictionary Properties`：V8 对象属性存储优化
咳咳，各位听众，掌声鼓励一下，咱们今天聊聊V8引擎里的“Fast Properties”和“Dictionary Properties”，这两家伙听起来挺玄乎，但其实就是V8为了让咱们的JavaScript跑得飞快，耍的一些小聪明。简单说，它们是V8存储对象属性的两种方式，选择哪种方式，直接关系到你代码的性能。 开场白：对象的“房子”和“仓库” 想象一下，你是一个房地产开发商，要给你的居民们分配房子。 Fast Properties (快速属性)： 这就像给每个人分配一栋独立别墅，每栋别墅都有固定的房间数量和布局。优点是找东西快，直接按门牌号就能找到。缺点是，如果你突然要加个游泳池或者健身房（新增属性），别墅就得重新设计，成本很高。 Dictionary Properties (字典属性)： 这就像一个巨大的仓库，每个居民的东西都堆放在一起，贴上标签。优点是灵活，随便你想放什么都行。缺点是找东西慢，得在仓库里翻箱倒柜。 V8引擎就是这个开发商，它会根据你的对象属性变化情况，决定是给你分配“别墅”（Fast Properties）还是“仓库”（Dictionary Properties） …
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C++ `futex` (Fast Userspace Mutex)：底层原子操作实现用户态锁
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++里一个稍微有点“硬核”的东西——futex，也就是Fast Userspace Mutex（快速用户空间互斥锁）。这玩意儿听起来高大上，但实际上就是一种底层原子操作，可以让我们在用户态实现锁，避免频繁进入内核态，从而提高性能。 一、Mutex：锁住你的宝贝！ 首先，咱们得明白Mutex是干啥的。简单来说，Mutex就像一把锁，保护着你的共享资源（比如一块内存、一个文件等等）。当多个线程都要访问这个资源时，只有拿到锁的线程才能访问，其他线程就得乖乖等着，直到锁被释放。这样就能避免多个线程同时修改资源，导致数据混乱。 没有锁的世界简直就是灾难现场，想象一下： #include <iostream> #include <thread> #include <vector> int counter = 0; void increment() { for (int i = 0; i < 100000; ++i) { counter++; } } int main() { std::vector<std::thread …