退出临界区

Question

考虑多个线程同时执行以下代码：

long gf = 0;// global variable or class member

//...

if (InterlockedCompareExchange(&gf, 1, 0)==0) // lock cmpxchg
{
    // some exclusive code - must not execute in concurrent
    gf = 0; // this is ok ? or need
    //InterlockedExchange(&gf, 0); // [lock] xchg 
}

将上面的代码视为类似 C 的伪代码，将或多或少地直接转换为汇编，而无需对编译器优化做出通常的让步，例如重新排序和存储消除。

所以在某个线程独占获得标志gf- 以退出临界区之后，是否足以写入零（如gf = 0）或者这是否需要联锁-InterlockedExchange(&gf, 0)？

如果两者都OK，从性能角度看哪个更好，假设多个内核同时调用InterlockedCompareExchange(&gf, 1, 0)的概率很高？

多个线程定期执行此代码（从多个位置，当某些事件触发时），重要的是下一个线程在释放后尽快再次进入临界区。

Answer 1

相关：Spinlock with XCHG 解释了为什么您不需要需要xchg 来释放 x86 asm 中的锁，只需一条存储指令。

但是在 C++ 中，你需要比普通的 gf = 0; 更强大的东西，而不是普通的 long gf 变量。 C / C++ 内存模型（用于普通变量）是非常弱排序的，即使在为强排序 x86 编译时也是如此，因为这对于优化至关重要。

您需要一个 release-store 才能正确释放锁，而不允许临界区中的操作通过在编译时或运行时使用 gf=0 存储区重新排序而泄漏到临界区之外。 http://preshing.com/20120913/acquire-and-release-semantics/.

由于您使用的是long gf，而不是volatile long gf，并且您没有使用编译器内存屏障，因此代码中的任何内容都不会阻止编译时重新排序。 （x86 asm 存储有发布语义，所以我们只需要担心编译时重新排序。）http://preshing.com/20120625/memory-ordering-at-compile-time/

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我们使用std::atomic<long> gf; 和gf.store(0, std::memory_order_release); 以尽可能便宜的价格获得所需的一切atomic<long> 在支持InterlockedExchange、AFAIK 的每个平台上都是无锁的，所以你应该没问题混搭。 （或者只是使用gf.exchange() 来获取锁。如果滚动你自己的锁，请记住你应该循环只读操作 + _mm_pause() 在等待锁时，不要用xchg或lock cmpxchg 并可能延迟解锁。请参阅Locks around memory manipulation via inline assembly。

这是Why is integer assignment on a naturally aligned variable atomic on x86? 中警告您需要atomic<> 以确保编译器实际执行存储的情况之一。

Answer 2

gf = 0 就足够了。没有必要使用锁定操作，因为没有其他线程可以更改它的值。

顺便说一句，我会使用 bts 而不是 cmpxchg 来获取锁。我不确定它是否对性能有任何影响，但它更简单。