__sync_fetch_and_add系列的命令

今天药忘吃喽~ 2022-07-14 11:22 105阅读 0赞

\_\_sync\_fetch\_and\_add系列的命令，发现这个系列命令讲的最好的一篇文章，英文好的同学可以直接去看原文。Multithreaded simple data type access and atomic variables

\_\_sync\_fetch\_and\_add系列一共有十二个函数，有加/减/与/或/异或/等函数的原子性操作函数,\_\_sync\_fetch\_and\_add,顾名思义，现fetch，然后自加，返回的是自加以前的值。以count = 4为例，调用\_\_sync\_fetch\_and\_add(&count,1),之后，返回值是4，然后，count变成了5.  
    有\_\_sync\_fetch\_and\_add,自然也就有\_\_sync\_add\_and\_fetch，呵呵这个的意思就很清楚了，先自加，在返回。他们哥俩的关系与i++和++i的关系是一样的。被谭浩强他老人家收过保护费的都会清楚了。  
    有了这个宝贝函数，我们就有新的解决办法了。对于多线程对全局变量进行自加，我们就再也不用理线程锁了。下面这行代码，和上面被pthread\_mutex保护的那行代码作用是一样的，而且也是线程安全的。

\_\_sync\_fetch\_and\_add( &global\_int, 1 );  
    下面是这群函数的全家福，大家看名字就知道是这些函数是干啥的了。

在用gcc编译的时候要加上选项 -march=i686  
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);

bool \_\_sync\_bool\_compare\_and\_swap (type \*ptr, type oldval type newval, ...)  
type \_\_sync\_val\_compare\_and\_swap (type \*ptr, type oldval type newval, ...)  
  
这两个函数提供原子的比较和交换，如果\*ptr == oldval,就将newval写入\*ptr,  
第一个函数在相等并写入的情况下返回true.  
第二个函数在返回操作之前的值。  
  
\_\_sync\_synchronize (...)  
发出一个full barrier.  
  
关于memory barrier,cpu会对我们的指令进行排序，一般说来会提高程序的效率，但有时候可能造成我们不希望得到的结果，举一个例子，比如我们有一个硬件设备，它有4个寄存器，当你发出一个操作指令的时候，一个寄存器存的是你的操作指令（比如READ），两个寄存器存的是参数（比如是地址和size），最后一个寄存器是控制寄存器，在所有的参数都设置好之后向其发出指令，设备开始读取参数，执行命令，程序可能如下：

write1(dev.register\_size,size);  
    write1(dev.register\_addr,addr);  
    write1(dev.register\_cmd,READ);  
    write1(dev.register\_control,GO);  
如果最后一条write1被换到了前几条语句之前，那么肯定不是我们所期望的，这时候我们可以在最后一条语句之前加入一个memory barrier,强制cpu执行完前面的写入以后再执行最后一条：

write1(dev.register\_size,size);  
    write1(dev.register\_addr,addr);  
    write1(dev.register\_cmd,READ);  
    \_\_sync\_synchronize();  
    write1(dev.register\_control,GO);  
  
memory barrier有几种类型：  
    acquire barrier : 不允许将barrier之后的内存读取指令移到barrier之前（linux kernel中的wmb()）。  
    release barrier : 不允许将barrier之前的内存读取指令移到barrier之后 (linux kernel中的rmb())。  
    full barrier    : 以上两种barrier的合集(linux kernel中的mb())。  
  
  
还有两个函数：  
  
type \_\_sync\_lock\_test\_and\_set (type \*ptr, type value, ...)  
   将\*ptr设为value并返回\*ptr操作之前的值。  
  
void \_\_sync\_lock\_release (type \*ptr, ...)  
     将\*ptr置0