这会是c中的一个正常工作的自旋锁吗？

Posted 2023-03-17

【中文标题】这会是c中的一个正常工作的自旋锁吗？

【英文标题】：would this be a functioning spinlock in c?

【发布时间】：2021-09-24 01:44:50

【问题描述】：

我目前正在学习操作系统，并且想知道使用这些定义，这会按预期工作还是我错过了一些原子操作？

int locked = 0;

void lsLock()
  while(1) 
    if (locked)
      continue;
     else 
      locked = 1;
      break;
    
   


void lsUnlock()
  locked = 0;

提前致谢！

【问题讨论】：

没有。自旋锁实现需要非标准的锁定指令。您需要使用特定于编译器的代码来实现它。你可以先看这里***.com/questions/1383363/…

想象两个线程运行lsLock 函数，它们都以locked == 0 开始执行——它们都检查if (locked)——它们都看到它为零——它们都锁定它。

@4386427 我忘记了 else 块中的中断。但即使有了它，它也行不通，对吧？

@Flowmotion 不，它不会工作。有几个原因。

【参考方案1】：

第一个问题是编译器假定任何“外部”都不会改变任何东西（除非它被标记为volatile）；这意味着编译器能够对此进行优化：

int locked = 0;

void lsLock()
  while(1) 
    if (locked)
      continue;
     else 
      locked = 1;
      break;
    
   

..进入这个：

int locked = 0;

void lsLock()
  if (locked)
    while(1)  
  
  locked = 1;

显然，如果有其他东西修改 locked，这将不起作用 - 一旦 while(1) 启动它就不会停止。要解决这个问题，您可以使用volatile int locked = 0;。

这只防止编译器假设locked 没有改变。没有什么能阻止理论上的 CPU 玩类似的把戏（例如，即使使用 volatile，非缓存一致的 CPU 也无法实现不同的 CPU 更改 locked）。为了保证，您需要使用原子或其他东西（例如内存屏障）。

但是；使用volatile int locked 可能会起作用，尤其是对于常见的 80x86 CPU。请注意，“工作”可以被认为是最坏的可能性 - 它导致假设代码很好，然后当您为不同的 CPU 编译相同的代码时会出现壮观的（并且由于时间问题几乎无法调试）灾难。