GCC 提供的原子操作總結

gcc從4.1.2提供了__sync_*系列的built-in函式，用於提供加減和邏輯運算的原子操作。

其宣告如下：

type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value, …)

type __sync_fetch_and_sub (type *ptr, type value, …)

type __sync_fetch_and_or (type *ptr, type value, …)

type __sync_fetch_and_and (type *ptr, type value, …)

type __sync_fetch_and_xor (type *ptr, type value, …)

type __sync_fetch_and_nand (type *ptr, type value, …)

type __sync_add_and_fetch (type *ptr, type value, …)

type __sync_sub_and_fetch (type *ptr, type value, …)

type __sync_or_and_fetch (type *ptr, type value, …)

type __sync_and_and_fetch (type *ptr, type value, …)

type __sync_xor_and_fetch (type *ptr, type value, …)

type __sync_nand_and_fetch (type *ptr, type value, …)

這兩組函式的區別在於第一組返回更新前的值，第二組返回更新後的值。

type可以是1,2,4或8位元組長度的int型別，即：

int8_t / uint8_t

int16_t / uint16_t

int32_t / uint32_t

int64_t / uint64_t

後面的可擴充套件引數(…)用來指出哪些變數需要memory barrier,因為目前gcc實現的是full barrier（類似於linux kernel 中的mb(),表示這個操作之前的所有記憶體操作不會被重排序到這個操作之後）,所以可以略掉這個引數。

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

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

這兩個函式提供原子的比較和交換，如果ptr == oldval,就將newval寫入ptr,

第乙個函式在相等並寫入的情況下返回true.

第二個函式在返回操作之前的值。

__sync_synchronize (…)

發出乙個full barrier.

關於memory barrier,cpu會對我們的指令進行排序，一般說來會提高程式的效率，但有時候可能造成我們不希望得到的結果，舉乙個例子，比如我們有乙個硬體裝置，它有4個暫存器，當你發出乙個操作指令的時候，乙個暫存器存的是你的操作指令（比如read），兩個暫存器存的是引數（比如是位址和size），最後乙個暫存器是控制暫存器，在所有的引數都設定好之後向其發出指令，裝置開始讀取引數，執行命令，程式可能如下：

write1(dev.register_size,size);

write1(dev.register_addr,addr);

write1(dev.register_cmd,read);

write1(dev.register_control,go);

如果最後一條write1被換到了前幾條語句之前，那麼肯定不是我們所期望的，這時候我們可以在最後一條語句之前加入乙個memory barrier,強制cpu執行完前面的寫入以後再執行最後一條：

write1(dev.register_size,size);

write1(dev.register_addr,addr);

write1(dev.register_cmd,read);

__sync_synchronize();

write1(dev.register_control,go);

memory barrier有幾種型別：

acquire barrier : 不允許將barrier之後的記憶體讀取指令移到barrier之前（linux kernel中的wmb()）。

release barrier : 不允許將barrier之前的記憶體讀取指令移到barrier之後 (linux kernel中的rmb())。

full barrier : 以上兩種barrier的合集(linux kernel中的mb())。

還有兩個函式：

type __sync_lock_test_and_set (type ptr, type value, …)

將ptr設為value並返回*ptr操作之前的值。

void __sync_lock_release (type ptr, …)

將ptr置0

示例程式：

#include

static int count = 0;

void *test_func(void *arg)

return null;

}int main(int argc, const char *ar**)

for(i=0;i<20;++i)

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