原子操作实现-蒲公英云

原子操作实现

Dear 丶 2022-08-05 10:27 294阅读 0赞

原子操作实现

关于CAS等原子操作：
在开始说无锁队列之前，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：
看一看内存*reg里的值是不是oldval，如果是的话，则对其赋值newval。

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

// 原子自增操作

type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value)

// 原子比较和交换（设置）操作

type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval)

bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval)

// 原子赋值操作

type __sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value)

使用这些原子性操作，编译的时候需要加-march=cpu-type

无锁队列实现

http://coolshell.cn/articles/8239. html

muduo上的一个实现：

#ifndef MUDUO_BASE_ATOMIC_H
#define MUDUO_BASE_ATOMIC_H
#include <boost/noncopyable.hpp>
#include <stdint.h>
namespace muduo
{
namespace detail
{
template<typename T>
class AtomicIntegerT : boost::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;
  // }
  T get()
  {
    return __sync_val_compare_and_swap(&value_, 0, 0); //如果ptr所指向的内存中的数据等于oldval,则设置其为newval, 返回true。
  }
  T getAndAdd(T x)
  {
    return __sync_fetch_and_add(&value_, x); // 返回值为*value_, value_的值变为value_ + x.
  }
  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)
  {
    return __sync_lock_test_and_set(&value_, newValue);  // 将*ptr设为value并返回*ptr操作之前的值。
  }
 private:
  volatile T value_;
};
}
typedef detail::AtomicIntegerT<int32_t> AtomicInt32;
typedef detail::AtomicIntegerT<int64_t> AtomicInt64;
}
#endif  // MUDUO_BASE_ATOMIC_H</span>