執行原子操作的功能

Question

C運行時庫或任何其他實用程序庫是否支持執行原子操作（例如整數的增/減）等功能？

如果是，那么使用這些功能可以使所有操作變為原子操作？

使用此類功能是否比諸如互斥鎖等常規同步原語更有利？

操作系統：Windows，Linux，Solaris和VxWorks

Answer 1

C11之前

C庫沒有任何庫。

在Linux上，gcc提供了一些-查找__sync_fetch_and_add ， __sync_fetch_and_sub等等。

對於Windows，請查找InterlockedIncrement ， InterlockedDecrement``, InterlockedExchange`等。 如果您在Windows上使用gcc，我想它也具有與Linux上相同的內置功能（盡管我尚未驗證）。

在Solaris上，這取決於。 據推測，如果您使用gcc，它可能（再次）具有與Linux下相同的內置函數。 否則，到處都是庫，但是沒有真正標准化的庫。

C11

C11添加了（合理地）完整的原子操作和原子類型的集合。 這些操作包括atomic_fetch_add和atomic_fetch_sum類的東西（以及*_explicit的相同版本，可讓您指定所需的排序模型，其中默認模型始終使用memory_order_seq_cst ）。 也有fence功能，例如atomic_thread_fence和atomic_signal_fence 。

類型對應於每個正常整數類型-例如， atomic_int8_t對應於int8_t和atomic_uint_least64_t造成相應於uint_least64_t 。 這些是在<stdatomic.h>定義的typedef名稱。 為了避免與任何現有名稱沖突，您可以省略標題。 編譯器本身使用實現者名稱空間中的名稱（例如_Atomic_uint_least32_t而不是atomic_uint_least32_t ）。

Answer 2

“有益”是情境。 始終，性能取決於環境。 當您為這樣的互斥對象切換出互斥鎖時，您可能會期望發生一些奇妙的事情，但是您可能沒有任何好處（如果這種情況不那么流行）或使情況變得更糟（如果您不小心創建了“自旋鎖”） 。

Answer 3

在所有受支持的平台上，您都可以使用GLib的原子操作 。 在內置了原子操作（例如，匯編指令）的平台上，glib將使用它們。 在其他平台上，它將退回到使用互斥鎖。

我認為，即使使用互斥操作實現原子操作，也可以提高速度。 使用互斥鎖，您將至少有兩個基本操作（鎖定和解鎖）以及實際操作。 如果原子操作可用，則只需一次操作。

Answer 4

不確定C運行時庫的含義。 適當的語言或標准庫不為您提供執行此操作的任何方法。 您需要使用特定於操作系統的庫/ API。 另外，不要被sig_atomic_t -乍看之下它們並不sig_atomic_t它們那樣，僅在信號處理程序的上下文中才有用。

Answer 5

在Windows上，有InterlockedExchange等。 對於Linux，您可以使用glibc的原子宏 -它們是可移植的（請參閱i486 atomic.h ）。 我不知道其他操作系統的解決方案。

通常，您可以在x86上使用xchg指令進行原子操作（也可以在雙核CPU上運行）。

關於第二個問題，不，我認為使用原子操作不會比使用互斥體更快。 例如，pthreads庫已經使用原子操作實現了互斥鎖，這非常快。