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redis太大了,请使用C语言给出一个性能好、稳定性高,稍微简单一点的缓存代码。需求是存储变长的数据,支持多线程,即需要支持多线程安全耽误进行读写操作,最好使用无锁化来实现

下面是一个简单的基于 C 语言的缓存实现,使用了无锁化(lock-free)的设计模式。为了实现这个需求,我们将使用原子操作来确保线程安全。同时,为了简化实现,我们将采用链表存储变长的数据。

注意:这个示例只是为了展示基本思路,并未经过完整测试。在实际生产环境中,需要进一步优化和完善错误处理、内存管理等细节。

无锁缓存代码示例

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  4. #include <stdatomic.h>
  5. typedef struct Node {
  6. char *data;
  7. struct Node *next;
  8. } Node;
  9. typedef struct Cache {
  10. Node *head;
  11. } Cache;
  12. // 创建新的缓存
  13. Cache* create_cache() {
  14. Cache *cache = (Cache *)malloc(sizeof(Cache));
  15. cache->head = NULL;
  16. return cache;
  17. }
  18. // 向缓存添加数据
  19. void add_to_cache(Cache *cache, const char *data) {
  20. size_t len = strlen(data);
  21. char *copy_data = (char *)malloc(len + 1);
  22. strcpy(copy_data, data);
  23. Node *new_node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
  24. new_node->data = copy_data;
  25. // 设置新节点的指向为当前头节点
  26. do {
  27. new_node->next = atomic_load(&cache->head);
  28. } while (!atomic_compare_exchange_weak(&cache->head, &new_node->next, new_node));
  29. }
  30. // 从缓存中读取数据
  31. char* get_from_cache(Cache *cache) {
  32. Node *current_head = atomic_load(&cache->head);
  33. if (current_head == NULL) {
  34. return NULL; // 缓存为空
  35. }
  36. // 读取头节点的数据并更新头节点为下一个节点
  37. atomic_store(&cache->head, current_head->next);
  38. char *result = current_head->data; // 获取数据
  39. free(current_head); // 释放当前节点内存(不释放数据内存)
  40. return result; // 返回数据
  41. }
  42. // 清理缓存及其内容
  43. void free_cache(Cache *cache) {
  44. Node *current = atomic_load(&cache->head);
  45. while (current != NULL) {
  46. Node *next = current->next;
  47. free(current->data); // 释放数据内存
  48. free(current); // 释放节点内存
  49. current = next;
  50. }
  51. free(cache);
  52. }
  53. int main() {
  54. Cache* cache = create_cache();
  55. add_to_cache(cache, "Hello");
  56. add_to_cache(cache, "World");
  57. printf("%s\n", get_from_cache(cache)); // World
  58. printf("%s\n", get_from_cache(cache)); // Hello
  59. free_cache(cache);
  60. return 0;
  61. }

简要说明:

  1. Node结构体: 定义了一个链表节点,用于存储变长的数据。

  2. Cache结构体: 包含一个指向链表头部的指针。

  3. add_to_cache函数: 使用无锁算法添加新的数据到缓存。通过原子比较交换 (atomic_compare_exchange_weak) 确保多线程环境下安全地更新链表头部。

  4. get_from_cache函数: 安全地获取并删除链表中的头部元素,同样使用原子操作来更新头指针。

  5. free_cache函数: 清理所有动态分配的内存以防止泄漏。

注意事项:

  • 在实际应用中,你可能需要更复杂的错误处理和动态扩展能力。
  • 此示例主要关注性能和稳定性,但在高并发场景中,还需考虑其他因素,例如内存管理和对象生命周期等。
  • 本代码没有处理相同数据写入的问题,真实场景中可能需要更多控制策略。


    内容由零声教学AI助手提供,问题来源于学员提问

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