原子比较（不等于）和交换答案

【问题标题】：atomic compare(not equal) and swap原子比较（不等于）和交换
【发布时间】：2012-10-05 23:02:51
【问题描述】：

我想使用原子比较和交换，但不是等于，我只想在内存位置不等于旧值时进行交换。 C语言可以吗？

【问题讨论】：

标签： c multithreading gcc compare-and-swap

【解决方案1】：

这个怎么样：

void compare_and_swap_if_not_equal(word_t const required_non_value, word_t const new_value, word_t* ptr_to_shared_variable) { 
    for (;;) {
        word_t const snapshot_value = *ptr_to_shared_variable;
        if (required_non_value == snapshot_value) {
            break;
            // or (sleep and) 'continue;', if you want to wait for the stored value to be different 
            // -- but you might of course miss a transient change to a different state and back.
        } else { 
            if (compare_and_swap_if_equal(ptr_to_shared_variable, snapshot_value, new_value)) {
                // we know the stored value was different; if this 'theory' still matches reality: swap! done!
                break;
            }
        }
    }
}

未经测试。未编译。使用'const'是因为我喜欢这样:)。 'word_t' 是一个类型占位符，我不知道真正的类型应该是什么。而且我不知道在 stdatomic.h 中如何调用“compare_and_swap_if_equal”。

（添加） atomic_compare_exchange_weak() 是票。出于某种原因，它需要一个指向“预期”参数的指针，因此您必须将上面的代码修改为

如果 (atomic_compare_exchange_weak(ptr_to_shared_variable, &snapshot_value, new_value)) ...

“弱”版本应该在上面的代码中工作；虚假地返回“false”只会在循环中增加另一个行程。仍未编译，未经测试；不要在家里依赖这个代码。

【讨论】：

如果指针总是在 snapshot_value 和原子 cas 之间变化怎么办？似乎循环永远不会结束。此外，在获取指针之前我们不需要内存屏障吗？（原子 cas 暗示它）
@IgorR。回复：'如果指针总是在获取快照值和原子 cas 之间发生变化怎么办？'：是的，我认为这在真正不公平的系统上是可能的。超时或重试计数器可能是一个选项。有人可能想知道那将是一种什么样的系统和工作，以及为什么作者和读者不能更好地合作:)。另外，我想这也会发生在 CAS 'if equal' 的典型应用中，甚至更是如此，因为实际工作是在初始 fetch 和 CAS 之间完成的。
@IgorR。回复：'此外，在获取指针之前我们不需要内存屏障吗？（原子 cas 暗示）' 嗯，没想到这种事情……只有一个非局部变量受到影响，所以我不认为这里有任何这种排序问题，对吧？

【解决方案2】：

这取决于你的架构，但一般来说，在 C 中是不可能做到这一点的。

通常，比较和交换是通过从内存中的某个位置自动加载的指令实现的，如果内存中的位置与您指定的某个现有值匹配，则将值存储到该位置。

至少在 x86 上没有规定仅在值不匹配时才执行此加载。也不清楚你为什么想做这样的事情。也许另一种架构会支持这样的东西，但这将取决于架构，而不是可以在 C 中以可移植方式完成的事情。

【讨论】：

现代 x86 处理器中没有 cmov 指令吗？它是否符合所需的配置文件？
我认为这行不通，因为在执行 cmov 之前，您需要一条指令来设置条件代码。因此，在检查条件代码和执行 cmov 之间的时间内，另一个处理器可能会更改您尝试写入的内存中的值。
我明白了。感谢您的解释！ =)
@JanitoVaqueiroFerreiraFilho 是在 x86 上的 xchg 指令正是 OP 想要的，无条件的原子交换。