C语言的原子操作

最新推荐文章于 2025-05-05 10:09:46 发布

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文章标签： c/c++ python

原文链接：https://my.oschina.net/u/1160717/blog/725497

本文介绍了C语言中的原子操作，包括gcc内建函数和普通汇编指令的对比，探讨了何时使用原子操作以及如何避免数据一致性问题。通过内存栅栏和volatile关键字确保原子操作的正确性，并举例说明了不同类型的原子操作，如原子设置、原子交换和原子比较交换等。文章强调在使用原子操作时要考虑线程切换的时序问题，以防止数据错误。最后提出将使用原子操作实现原子锁的应用场景。

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###gcc内建函数内建gcc在4.0.1版本后就通过其内建函数支持原子操作。在这之前编程真必须要通过参考各种cpu的指令操作手册，用其汇编指令编写原子操作。而gcc通过内建函数屏蔽了这些差异。gcc支持如下原子操作：

#if (GCC_VERSION >= 40100)
/* 内存访问栅 */
  #define barrier()             	(__sync_synchronize())
/* 原子获取 */
  #define AO_GET(ptr)       		({ __typeof__(*(ptr)) volatile *_val = (ptr); barrier(); (*_val); })
/*原子设置，如果原值和新值不一样则设置*/
  #define AO_SET(ptr, value)        ((void)__sync_lock_test_and_set((ptr), (value)))
/* 原子交换，如果被设置，则返回旧值，否则返回设置值 */
  #define AO_SWAP(ptr, value)       ((__typeof__(*(ptr)))__sync_lock_test_and_set((ptr), (value)))
/* 原子比较交换，如果当前值等于旧值，则新值被设置，返回旧值，否则返回新值*/
  #define AO_CAS(ptr, comp, value)  ((__typeof__(*(ptr)))__sync_val_compare_and_swap((ptr), (comp), (value)))
/* 原子比较交换，如果当前值等于旧指，则新值被设置，返回真值，否则返回假 */
  #define AO_CASB(ptr, comp, value) (__sync_bool_compare_and_swap((ptr), (comp), (value)) != 0 ? true : false)
/* 原子清零 */
  #define AO_CLEAR(ptr)             ((void)__sync_lock_release((ptr)))
/* 通过值与旧值进行算术与位操作，返回新值 */
  #define AO_ADD_F(ptr, value)      ((__typeof__(*(ptr)))__sync_add_and_fetch((ptr), (value)))
  #define AO_SUB_F(ptr, value)      ((__typeof__(*(ptr)))__sync_sub_and_fetch((ptr), (value)))
  #define AO_OR_F(ptr, value)       ((__typeof__(*(ptr)))__sync_or_and_fetch((ptr), (value)))
  #define AO_AND_F(ptr, value)      ((__typeof__(*(ptr)))__sync_and_and_fetch((ptr), (value)))
  #define AO_XOR_F(ptr, value)      ((__typeof__(*(ptr)))__sync_xor_and_fetch((ptr), (value)))
/* 通过值与旧值进行算术与位操作，返回旧值 */
  #define AO_F_ADD(ptr, value)      ((__typeof__(*(ptr)))__sync_fetch_and_add((ptr), (value)))
  #define AO_F_SUB(ptr, value)      ((__typeof__(*(ptr)))__sync_fetch_and_sub((ptr), (value)))
  #define AO_F_OR(ptr, value)       ((__typeof__(*(ptr)))__sync_fetch_and_or((ptr), (value)))
  #define AO_F_AND(ptr, value)      ((__typeo