linux系统原子操作

Posted 2020-09-20 上善若水，止于至善

一、概念

      原子操作提供了指令原子执行，中间没有中断。就像原子被认为是不可分割颗粒一样，原子操作（atomic operation）是不可分割的操作。
      c语言中一个变量的自加1操作，看起来很简单，好像只需要一条指令而不被打断。但这个操作实现起来，CPU的执行是有一个过程的，分为读取到寄存器，寄存器数学运算，回写到内存。这个实际情况，会给我们程序编写时带来隐患，举例来说明。

      Thread 1                  Thread 2
      ---------------------------------------------
      get i (7)                　get i (7)

      increment i (7->8)            

      ---                    　　increment i (7->8)

      write back i (8)          ----

      ---                          write back i (8)

      可以看到，不通的进程对同一个变量，自加1操作了两次，但是得到的结果，却是只自加1了一次，这种结果不是我们预先想要的。如果有一种方法，让对这个变量的读取、计算、回写整个过程，不被别的进程所打断，那么情况会好很多：

      Thread 1                    　　　　　　　　Thread 2
      --------------------------------------------------------
      get, increment, and store i(7->8)        ---

      ---                        　　　　　　　　　get, increment, and store i(8->9)

      或者：

      Thread 1                    　　　　　　　　Thread 2
      --------------------------------------------------------
      ---                        　　　　　　　　　　get, increment, and store i(7->8)        
      get, increment, and store i(8->9)          ---     

      这种操作就是原子操作，利用一种独占内存的实现策略，这当然需要CPU的指令集提供这样的锁内存单元操作。

二、使用方法

1、定义一个原子变量，并初始化

atomic_t v = ATOMIC_INIT(0);

2、原子变量自减1

atomic_dec(&v);

3、原子变量自加1

atomic_inc(&v);

4、读取原子变量的值

atomic_read(&v);

5、原子变量自减1，并与0比较，如果为0则返回true，否则返回false

atomic_dec_and_test(&v);

 

参考资料：linux中原子操作实现方式