c++中的原子操作

Posted 2020-07-06 李玉龙

1. c/c++标准中没有定义任何操作符为原子的，操作符是否原子和平台及编译器版本有关

2. GCC提供了一组内建的原子操作，这些操作是以函数的形式提供的，这些函数不需要引用任何头文件

　　2.1 对变量做某种操作，并且返回操作前的值，总共6个函数：

　　　　type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value, ...)    加减运算 相当于  tmp = *ptr;  *ptr += value; return tmp;

　　　　type __sync_fetch_and_sub (type *ptr, type value, ...)    加减运算 相当于  tmp = *ptr;  *ptr -= value; return tmp;

　　　　type __sync_fetch_and_or (type *ptr, type value, ...)       逻辑运算 相当于  tmp = *ptr;  *ptr |= value; return tmp;

　　　　type __sync_fetch_and_and (type *ptr, type value, ...)     逻辑运算 相当于  tmp = *ptr;  *ptr &= value; return tmp;

　　　　type __sync_fetch_and_xor (type *ptr, type value, ...)     位运算 相当于  tmp = *ptr;  *ptr ^= value; return tmp;

　　　　type __sync_fetch_and_nand (type *ptr, type value, ...)   位运算 相当于  tmp = *ptr; *ptr = ~(tmp & value); return tmp;

           注意，__sync_fetch_and_nand在GCC的4.4版本之前语义并非如此，而是 tmp = *ptr; *ptr = ~tmp & value; return tmp;

　　2.2 对变量做某种操作，并且返回操作后的值，总共6个函数，和前面的6个函数完全类似：

　　　　type __sync_add_and_fetch (type *ptr, type value, ...)

　　　　type __sync_sub_and_fetch (type *ptr, type value, ...)

　　　　type __sync_or_and_fetch (type *ptr, type value, ...)

　　　　type __sync_and_and_fetch (type *ptr, type value, ...)

　　　　type __sync_xor_and_fetch (type *ptr, type value, ...)

　　　　type __sync_nand_and_fetch (type *ptr, type value, ...)

　　2.3 把变量的值和某个值比较，如果相等就把变量的值设置为新的值，总共2个函数：

　　　　bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)   

　　　　　　返回是否相等，相当于

　　　　　　　　　if ( *ptr == oldval ) {*ptr = newval; return true;}

                          else {return false;}

　　　　type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)

　　　　　　返回修改前的值，相当于

　　　　　　　　　tmp = *ptr 

　　　　　　　　　if ( *ptr == oldval ) { *ptr= newval; }

                          return tmp ;

　　2.4 锁定测试-设置 及 解锁，总共2个函数： 

　　　　type __sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value, ...)

　　　　　　把变量的值设置为新值，并返回设置前的值，相当于tmp = *ptr; return tmp

　　　　void __sync_lock_release (type *ptr, ...)  

　　　　　　把变量的值设置为0，相当于 *ptr = 0  通过查看汇编代码，可以看出这个函数使用了内存屏障，然后再把变量的值置为0

            这两个函数可以实现自旋锁

3. 自旋锁的实现：