2. Linux C++ muduo 库学习——原子变量操作头文件

1. volatile ：将变量定义为volatile就表示告诉编译器这个变量可能会被意想不到地改变，在这种情况下，编译器就不会去假设这个变量的值，即优化器在用到这个变量时必须每次重新读取它的值，防止编译器过度优化。

应用场景：
1. 多线程编程：在多线程环境中，一个线程可能会修改某个变量，而另一个线程需要实时感知这个变量的变化。使用volatile关键字可以确保每次读取该变量时都是从内存中读取最新的值。
2. 硬件交互：当程序与硬件设备进行交互时，硬件可能会随时修改某些内存地址中的值。使用volatile关键字可以确保程序每次读取这些内存地址时都能获取到最新的硬件状态。

__sync_val_compare_and_swap：一个底层的原子操作函数，用于在多线程环境中实现原子的比较和交换操作（中途不允许其它线程打断）。

__sync_fetch_and_add (type *ptr, type value): 用于实现原子操作的内置函数，将 ptr 所指向的值加上 value，并返回 ptr 的原值 (中途不允许其它线程打断)

__sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value) : GCC 提供的一个内置函数，用于实现原子的测试并设置操作。将 ptr 所指向的内存位置的值设置为 value，并返回 ptr 原来的值，整个操作是原子的 (中途不允许其它线程打断)。

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// that can be found in the License file.
//
// Author: Shuo Chen (chenshuo at chenshuo dot com)

#ifndef MUDUO_BASE_ATOMIC_H
#define MUDUO_BASE_ATOMIC_H

#include "muduo/base/noncopyable.h"

#include <stdint.h>

namespace muduo
{

namespace detail
{
template<typename T>
class AtomicIntegerT : noncopyable
{
 public:
  AtomicIntegerT()
    : value_(0)
  {
  }

  // uncomment if you need copying and assignment
  //
  // AtomicIntegerT(const AtomicIntegerT& that)
  //   : value_(that.get())
  // {}
  //
  // AtomicIntegerT& operator=(const AtomicIntegerT& that)
  // {
  //   getAndSet(that.get());
  //   return *this;
  // }

  // 获取原子变量 value_，在获取阶段不允许其它线程对 value_ 进行操作。
  T get()
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_load_n(&value_, __ATOMIC_SEQ_CST)
    // 获取原子变量 value_，在获取阶段不允许其它线程对 value_ 进行操作。
    return __sync_val_compare_and_swap(&value_, 0, 0);
  }

  // 先获取值，再对值进行自增。类似 i++
  T getAndAdd(T x)
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_fetch_add(&value_, x, __ATOMIC_SEQ_CST)
    // 获取变量 value_ + x 的值，在获取并加法过程不允许其它线程对 value_ 进行操作
    return __sync_fetch_and_add(&value_, x);
  }

  // 先自增，再获取值。类似 ++i
  T addAndGet(T x)
  {
    return getAndAdd(x) + x;
  }

  T incrementAndGet()
  {
    return addAndGet(1);
  }

  T decrementAndGet()
  {
    return addAndGet(-1);
  }

  void add(T x)
  {
    getAndAdd(x);
  }

  void increment()
  {
    incrementAndGet();
  }

  void decrement()
  {
    decrementAndGet();
  }

  T getAndSet(T newValue)
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_exchange_n(&value_, newValue, __ATOMIC_SEQ_CST)
    //  GCC 编译器提供的内建原子操作函数，用于实现无锁编程（Lock-Free Programming）中的原子内存交换操作。
    // 原子性地将内存位置的值设置为新值，并返回该位置修改前的旧值
    return __sync_lock_test_and_set(&value_, newValue);
  }

 private:
  volatile T value_;
};
}  // namespace detail

typedef detail::AtomicIntegerT<int32_t> AtomicInt32;
typedef detail::AtomicIntegerT<int64_t> AtomicInt64;

}  // namespace muduo

#endif  // MUDUO_BASE_ATOMIC_H