在 C11 中使用 atomic_fetch_add 做手动引用计数

Question

我正在编写一个库，其中另一种语言的连接库只能理解 C。我需要类似于 std::shared_ptr 的东西，其中所有权是共享的。在我的情况下，手动引用计数是可以的。

C11 supports atomic operations。我一直在尝试找到一个如何正确执行此操作的示例，但我能够找到的每个示例都与 C++11 有关，它具有运算符重载。

基本上我想做的是这样的：

typedef struct {
    union {
        int integer;
        // ...
        char* cstring;
        void* ptr;
    };
    enum {
        Undefined,
        Integer,
        String,
        // ...
    } type;
    int* refcount;
} value;

void value_retain(value v) {
    ++(*v.refcount);
}

void value_release(value v) {
    if(--(*v.refcount) == 0) {
        // free memory, depending on type...
    }
}

我假设我需要将int* 更改为atomic_int*。函数atomic_fetch_sub 表示它返回“先前保存的值是obj 指向的原子对象。”。这让我相信我的函数应该是这样的：

void value_retain(value v) {
    atomic_fetch_add(v.refcount, 1);
}

void value_release(value v) {
    if(atomic_fetch_sub(v.refcount, 1) == 1) {
        // free memory, depending on type...
    }
}

这是否正确？我担心atomic_fetch_sub 返回的值是是，而不是值是。

还有memory_order 是什么意思，我应该使用什么来进行引用计数？有关系吗？

Answer 1

我认为你的设计是正确的，除了 int* refcount; 的类型和指针的不正确使用。现在你没有任何东西可以指向它，所以你将通过将（不确定的）指针值传递给原子操作来调用未定义的行为。我不明白你为什么要使用指针。类型应该是：

int refcount;

代码应该是：

void value_retain(value v) {
    atomic_fetch_add(&v.refcount, 1);
}

void value_release(value v) {
    if(atomic_fetch_sub(&v.refcount, 1) == 1) {
        // free memory, depending on type...
    }
}

关于 order/barrier 语义，retain应该是acquire操作，release应该是release操作，但是两者都使用full barrier也是可以的。