.Net 等效于 x86 ASM 命令 XADD答案

【问题标题】：.Net equivalent of the x86 ASM command XADD.Net 等效于 x86 ASM 命令 XADD
【发布时间】：2010-07-26 20:19:32
【问题描述】：

.Net 中是否有等效的 XADD 命令？毕竟，这是为关键部分锁定/检查锁定或确保在多线程环境中准确增量的最有效方法。

我查看了 IL 操作码，但找不到等效的操作码。

【问题讨论】：

标签： .net multithreading synchronization cil

【解决方案1】：

获取锁不仅仅是一条简单的 CPU 指令。试图获得它而不获得它的成本非常高。记录在 2000 到 10,000 条机器指令之间。较大的线程上下文切换到另一个进程中的线程，这需要重新加载虚拟内存页面转换表。

在多核 CPU 上有意义的一个非常常见的策略是自旋等待。代码进入一个紧密循环，大量消耗 CPU 周期，试图获取锁。它在此循环中花费的确切时间在技术上是一个可调项目，但在实践中并没有太大区别。

无论如何，这是 CLR 的工作，而编译器是隐藏实现细节。执行此操作的一个核心类是 Monitor 类。当你在 C# 中使用 lock 语句时使用它，例如，编译器会自动将其转换为 Monitor.Enter 调用，自动生成 try 和 finally 块，finally 块执行 Leave() 方法。

这些方法的实现在 CLR 中。那里有相当多的代码，它做的另一件事是处理“公平”。这确保线程不会饿死，试图获取锁。该代码是用 C++ 编写的，与原始 CPU 指令相去甚远。它最终归结为实现实际锁的实际代码。是的，这是用汇编语言编写的，至少在 CLR 的共享源版本中是这样。该代码位于 PAL（平台适配器层）中，它的 x86 版本如下所示：

FASTCALL_FUNC CompareExchangeMP,12
        _ASSERT_ALIGNED_4_X86 ecx
        mov     eax, [esp+4]    ; Comparand
  lock  cmpxchg [ecx], edx
        retn    4               ; result in EAX
FASTCALL_ENDFUNC CompareExchangeMP

带有lock前缀的cmpxchng CPU指令是典型的实现锁的指令。不过，您的 xadd 也被覆盖，用于 Interlocked.Add：

FASTCALL_FUNC ExchangeAddUP,8
        _ASSERT_ALIGNED_4_X86 ecx
        xadd    [ecx], edx      ; Add Value to Target
        mov     eax, edx
        retn
FASTCALL_ENDFUNC ExchangeAddUP

但这通常不用于锁。如果您想亲自查看，请下载 SSCLI20 源代码并查看 clr\src\wm\i386\asmhelpers.asm。这是否在当前发布的 CLR 版本中实际使用是一个悬而未决的问题。这是相当核心的，所以有点可能。 Monitor 方法实现在 clr\vm\syncblk.cpp, AwareLock 类中。我很确定它的 SSCLI20 版本不是你机器上运行的，他们一直在修补“公平”算法。

【讨论】：

感谢您的详细回答，汉斯 :)

【解决方案2】：

.NET 中最接近的等效项是使用Interlocked class。例如，您可以使用Interlocked.Add 在多线程环境中获得安全、准确的增量。

【讨论】：

【解决方案3】：

查看Interlocked 类，特别注意Interlocked.Add。以下是其在 IL 中的使用示例。

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed
{
    .entrypoint
    .maxstack 2
    .locals init (
        [0] int32 a,
        [1] int32 b)
    L_0000: ldc.i4.5 
    L_0001: stloc.0 
    L_0002: ldc.i4.7 
    L_0003: stloc.1 
    L_0004: ldloca.s a
    L_0006: ldloc.1 
    L_0007: call int32 [mscorlib]System.Threading.Interlocked::Add(int32&, int32)
    L_000c: pop 
    L_000d: ret 
}

【讨论】：