原子操作-C

Question

是否可以让两个变量以原子方式递增。 我有以下代码，由于它是一个多处理器、多线程环境，缓存失效成为性能瓶颈。 所以，我试图尽量减少原子操作的数量。

__sync_add_and_fetch(&var1,1);
__sync_add_and_fetch(&var2,1);

我看到第一个参数是一个指针，是否可以通过使用结构来实现我的情况？

PS：我不能使用锁。

Answer 1

原子操作非常特殊，只能提供有限的支持。 将它们应用于两个变量对我来说听起来是不可能的。

请注意，甚至不能保证原子操作确实是通过 resp 完成的。 原子操作（即机器代码命令）。

出 gcc 文档。 5.47 原子内存访问的内置函数：

并非所有目标处理器都支持所有操作。 如果无法在目标处理器上执行特定操作，则会生成警告并生成外部函数调用。 外部函数将带有与内置函数相同的名称，并带有一个附加后缀“_n”，其中 n 是数据类型的大小。

外部函数可能使用互斥锁模拟原子操作。

但我想，“肮脏的黑客”是可能的，并且只有某些限制：

如果 16 位无符号计数器就足够了，您可以将其中的两个放在一个 32 位变量中，其中c1c2 += 0x00000001增加一个， c1c2 += 0x00010000增加另一个，并且c1c2 += 0x00010001增加两者：或使用原子操作：

/* combined counters c1 and c2 */
static uint32_t c1c2 = 0;

/* count c1 atomically */
__sync_fetch_and_add(&c1c2, 0x00000001);
/* count c2 atomically */
__sync_fetch_and_add(&c1c2, 0x00010000);
/* count c1 AND c2 atomically */
__sync_fetch_and_add(&c1c2, 0x00010001);

这必须与适当的位移位和屏蔽相结合才能访问各个计数器值。

当然，计数器溢出可能是一个问题。 这同样适用于 64 位平台上的两个 32 位计数器（考虑到原子操作通常仅适用于“机器字”宽度）。

顺便说一句。 在谷歌搜索背景信息时，我偶然发现了这一点： 为什么 __sync_add_and_fetch 在 32 位系统上适用于 64 位变量？ . 我发现原子操作可能需要足够的变量对齐才能正常工作的提示（我发现值得一提）。

这可能是C11 原子库为原子变量提供专用类型的原因（例如atomic_uint_least32_t ）。

Answer 2

除了两个 Pentium（来自 2001 年的 AMD 处理器或其他处理器）之外，所有处理器都支持 128 位原子操作。 那是 16 个字节。

通过 atomic<> 模板在 C++ 中提供对这些操作的支持，尽管最近的 GCC 版本之一为 16 字节值关闭了此功能并改为使用锁。 然而，个别编译器有办法访问这些，原则上你也可以用机器语言编写它。

操作的范围是有限的，但原则上你可以在常规 C 中做任何你想做的事情，然后用 CAS 操作将现有内容替换为新内容。 CAS 只是意味着：CPU，将值 A 写入内存位置 B，当且仅当 B 当前持有值 C。所以：读取值； 做你的数学； 然后使用 CAS 并使用 CAS 成功代码在成功时中断 do..while 循环。