原子锁

CAS操作

    在nginx里面大量使用了原子操作。我们需要知道一个很重要的技术就是CAS操作——Compare & Set，或是 Compare & Swap，现在几乎所有的CPU指令都支持CAS的原子操作，X86下对应的是 CMPXCHG 汇编指令。有了这个原子操作，我们就可以用其来实现各种无锁（lock free）的数据结构。

这个操作用C语言来描述就是下面这个样子：（代码来自Wikipedia的Compare And Swap词条）意思就是说，看一看内存*reg里的值是不是oldval，如果是的话，则对其赋值newval。

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int compare_and_swap ( int * reg, int oldval, int newval) {    int old_reg_val = *reg;    if (old_reg_val == oldval)       *reg = newval;    return old_reg_val; }

这个操作可以变种为返回bool值的形式（返回 bool值的好处在于，可以调用者知道有没有更新成功）：

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bool compare_and_swap ( int *accum, int *dest, int newval) {    if ( *accum == *dest ) {        *dest = newval;        return true ;    }    return false ; }

与CAS相似的还有下面的原子操作：（这些东西大家自己看Wikipedia吧）

• Fetch And Add，一般用来对变量做 +1 的原子操作
• Test-and-set，写值到某个内存位置并传回其旧值。汇编指令BST
• Test and Test-and-set，用来低低Test-and-Set的资源争夺情况

注：在实际的C/C++程序中，CAS的各种实现版本如下：

1）GCC的CAS

GCC4.1+版本中支持CAS的原子操作（完整的原子操作可参看 GCC Atomic Builtins）

1 2	bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...) type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)

2）Windows的CAS

在Windows下，你可以使用下面的Windows API来完成CAS：（完整的Windows原子操作可参看MSDN的InterLocked Functions）

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InterlockedCompareExchange ( __inout LONG volatile *Target,                                  __in LONG Exchange,                                  __in LONG Comperand);

3) C++11中的CAS

C++11中的STL中的atomic类的函数可以让你跨平台。（完整的C++11的原子操作可参看 Atomic Operation Library）

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template < class T > bool atomic_compare_exchange_weak( std::atomic<T>* obj,                                     T* expected, T desired ); template < class T > bool atomic_compare_exchange_weak( volatile std::atomic<T>* obj,                                     T* expected, T desired );