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如何在 C 中进行原子增量和获取？

发布于 2024-08-23 19:55:57 字数 179 浏览 5 评论 0原文

我正在寻找一种方法来自动增加短路，然后返回该值。我需要在内核模式和用户模式下执行此操作，因此它是在 Linux 下、Intel 32 位架构上用 C 语言编写的。不幸的是，由于速度要求，互斥锁不是一个好的选择。

还有其他方法可以做到这一点吗？此时，唯一可用的选项似乎是内联一些程序集。如果是这样的话，有人可以指出我适当的说明吗？

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可遇━不可求 2024-08-30 19:55:57

GCC __atomic_* 内置函数

从 GCC 4.8 开始，__sync 内置函数已被弃用，取而代之的是 __atomic 内置：https://gcc.gnu。 org/onlinedocs/gcc-4.8.2/gcc/_005f_005fatomic-Builtins.html

它们实现了 C++ 内存模型，并且 std::atomic 在内部使用它们。

以下 POSIX 线程示例在 x86-64 上与 ++ 一致失败，但始终与 _atomic_fetch_add 配合使用。

main.c

#include <assert.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>

enum CONSTANTS {
    NUM_THREADS = 1000,
    NUM_ITERS = 1000
};

int global = 0;

void* main_thread(void *arg) {
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_ITERS; ++i) {
        __atomic_fetch_add(&global, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
        /* This fails consistently. */
        /*global++*/;
    }
    return NULL;
}

int main(void) {
    int i;
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_create(&threads[i], NULL, main_thread, NULL);
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_join(threads[i], NULL); 
    assert(global == NUM_THREADS * NUM_ITERS);
    return EXIT_SUCCESS;
}

编译并运行：

gcc -std=c99 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out ./main.c -pthread
./main.out

反汇编分析位于：How我可以用纯 C 启动线程吗？

在 Ubuntu 18.10、GCC 8.2.0、glibc 2.28 中测试。

C11 _Atomic

在 5.1 中，上述代码适用于：

_Atomic int global = 0;
global++;

glibc 2.28 中添加了 C11 threads.h，它允许您在没有 POSIX 的纯 ANSI C，最小可运行示例： How do我用纯 C 启动线程？

GCC __atomic_* built-ins

As of GCC 4.8, __sync built-ins have been deprecated in favor of the __atomic built-ins: https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.8.2/gcc/_005f_005fatomic-Builtins.html

They implement the C++ memory model, and std::atomic uses them internally.

The following POSIX threads example fails consistently with ++ on x86-64, and always works with _atomic_fetch_add.

main.c

#include <assert.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>

enum CONSTANTS {
    NUM_THREADS = 1000,
    NUM_ITERS = 1000
};

int global = 0;

void* main_thread(void *arg) {
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_ITERS; ++i) {
        __atomic_fetch_add(&global, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
        /* This fails consistently. */
        /*global++*/;
    }
    return NULL;
}

int main(void) {
    int i;
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_create(&threads[i], NULL, main_thread, NULL);
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_join(threads[i], NULL); 
    assert(global == NUM_THREADS * NUM_ITERS);
    return EXIT_SUCCESS;
}

Compile and run:

gcc -std=c99 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out ./main.c -pthread
./main.out

Disassembly analysis at: How do I start threads in plain C?

Tested in Ubuntu 18.10, GCC 8.2.0, glibc 2.28.

C11 _Atomic

In 5.1, the above code works with:

_Atomic int global = 0;
global++;

And C11 threads.h was added in glibc 2.28, which allows you to create threads in pure ANSI C without POSIX, minimal runnable example: How do I start threads in plain C?

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