可以使用CompareAndSwap實現CompareExchange嗎？

Question

假設CompareAndSwap（或CAS）永遠不會虛假失敗，CompareExchange是否可以用CAS實現？

CompareExchange都使用一個指針，一個期望值和一個新值，並在該指針引用的內存與期望值匹配的情況下自動將其設置為新值。 兩者之間的區別在於，CompareExchange返回內存區域的先前值，而CompareAndSwap返回指示成功或失敗的布爾值。

用CompareExchange實現CAS很簡單：

int CompareExchange (int* p, int expected, int newvalue);

bool CAS (int* p, int expected, int newvalue)
{
   return CompareExchange (p, expected, newvalue) != expected;
}

...但是可以用CAS實現CompareExchange嗎？ 我見過的所有嘗試都有競爭條件，或者不能保證無鎖屬性。 我不認為有可能。

Answer 1

我不知道怎么可能。 對於CAS失敗的情況，您將需要單獨的操作來獲取先前的值。 相對於CAS，此單獨操作將不是原子的。

您可以在那兒找到路：

int CompareExchnage(int *p, int expected, int newvalue)
{
    if (CAS(p, expected, newvalue))
        return expected;
    else
        ???;
}

在出現問題的情況下，CAS會失敗。 獲得*p來查找先前的值相對於CAS而言不是原子的，因此您可能會遇到競爭狀況，或者必須鎖定CAS和*p取消引用。

Answer 2

您可以，它是無鎖的，但它不是免費的：

int CompareExchange(int *p, int expected, int newvalue)
{
    for (;;) {
        oldValue = *p;
        if (oldValue != expected)
            return oldValue;
        if (CAS(p, expected, newvalue))
            return expected;
    }
}

這個想法是，從CompareExchange返回之后對* p的修改與兩個if之間的修改是無法區分的。

同樣，您可以基於CAS來實現原子交換和原子獲取和操作，但它並非沒有等待。