[系统级] 汇编实现旋转锁

最新推荐文章于 2022-02-28 11:52:49 发布

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本文详细解析了自旋锁的工作机制，包括宏定义、关键指令cmpxchg、测试与递增操作的封装，以及自旋等待与解锁的实现。通过实例代码展示了如何使用自旋锁来解决多线程并发问题，特别强调了汇编语言在提高性能方面的应用。

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windows库已经提供了旋转锁的函数，为什么我们还要自己实现呢？因为汇编快啊！

加锁

先定义宏：

#define INTERLOCKED_INCREMENT(A,B)			\
	__asm	mov eax,0				\
	__asm	mov ecx,A				\
	__asm	mov edx,1				\
	__asm	lock cmpxchg dword ptr [ecx],edx	\
	__asm	mov B,eax

A代表临界资源当前是否被其他线程占用，只有0和1两种取值；B表示是否需要自旋等待，也只有0和1两种取值。

最关键的是cmpxchg句，cmpxchg指令将累加器AL/AX/EAX/RAX中的值与首操作数（目的操作数）比较，如果相等，第2操作数（源操作数）的值装载到首操作数，zf置1；如果不等，首操作数的值装载到AL/AX/EAX/RAX并将zf清0。

我们这里不关心zf，总结而言：

当A为0时，首操作数[ecx]与eax相等（都为0），于是将源操作数edx（值为1）装载到首操作数，即将A置为1，以将其他线程拒之门外，最后将B置为0，表示资源抢占成功；

当A为1时，首操作数[ecx]与eax不相等，于是首操作数[ecx]装载到eax，eax值变为1，最后B被置为1，表示资源尚未抢占成功。

光有INTERLOCKED_INCREMENT(A,B)当然还不够，需要做如下封装：

void SpinLockEx(long *SystemSpinLockSection)
{
	int k;

	INTERLOCKED_TEST_INCREMENT(SystemSpinLockSection,k);
	while (k)
	{
		Sleep(0);
		INTERLOCKED_TEST_INCREMENT(SystemSpinLockSection,k);
	}
}

如果SystemSpinLockSection为0，跑上来k就被置为0，那么while(k)就被跳过，我们已经抢占到了资源，就不需要自旋等待了；

如果SystemSpinLockSection为1，那么k就被置为1，自旋等待，直到突然有一天，SystemSpinLockSection成了0，那么k变成0就可以跳出循环了。

解锁

也先来段宏：

#define INTERLOCKED_DECREMENT(A)			\
	__asm	mov eax,0FFFFFFFFh			\
	__asm	mov ecx,A				\
	__asm	lock xadd dword ptr [ecx],eax

解锁的处理就比加锁简单多了，xadd指令将eax累加到[ecx]中，0FFFFFFFFh的十进制值就是-1，于是INTERLOCKED_DECREMENT(A)就是简单地将A递减，即由1置为0。

接口封装如下：

void SpinUnlockEx(long *SystemSpinLockSection)
{
	INTERLOCKED_DECREMENT(SystemSpinLockSection);
}

大功告成~