如何让`gcc`从标准C生成x86-64的`bts`指令？

Question

受recent question的启发，我想知道是否有人知道如何让gcc在Linux x86-64平台上生成x86-64 bts指令（位测试和设置），无需使用内联汇编或非标准编译器内在函数。

相关问题：

• Why doesn't gcc do this for a simple |= operation were the right-hand side has exactly 1 bit set?

• How to get bts using compiler intrinsics or the asm directive

可移植性对我来说比bts 更重要，所以我不会使用和asm 指令，如果有其他解决方案，我宁愿不使用编译器内在函数。

EDIT：C 源语言不支持原子操作，所以我对 atomic 测试和设置不是特别感兴趣（即使这是原始的test-and-set 首先存在的原因）。如果我想要一些原子的东西，我知道我没有机会用标准的 C 源代码来做：它必须是内在的、库函数或内联汇编。 （我在支持多线程的编译器中实现了原子操作。）

Answer 1

我相信（但不确定）C++ 或 C 标准都没有针对这些类型的同步机制的任何机制。对更高级别同步机制的支持处于各种标准化状态，但我什至认为其中一种不会允许您访问您所追求的原语类型。

您是否正在编写锁不足的无锁数据结构？

您可能只想继续使用 gcc 的非标准扩展和/或操作系统或库提供的同步原语。如果您担心使用编译器内在函数，我敢打赌，有一个库可以提供您正在寻找的可移植性类型。 （虽然说真的，我认为大多数人只是咬紧牙关，在需要时使用 gcc 特定的代码。并不理想，但标准并没有真正跟上。）

Answer 2

我使用 gcc atomic builtins，例如 __sync_lock_test_and_set( http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.1.2/gcc/Atomic-Builtins.html )。更改-march 标志将直接影响生成的内容。我现在将它与i686 一起使用，但http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.1.2/gcc/i386-and-x86_002d64-Options.html#i386-and-x86_002d64-Options 显示了所有可能性。

我意识到这并不是您所要求的，但是当我在寻找类似的机制时，我发现这两个网页非常有用。

Answer 3

它在第一个链接的第一个答案中 - 在宏伟的计划中它有多重要。测试位的唯一部分是：

• 低级驱动程序。但是，如果您正在编写一个您可能知道 ASM 的程序，那么它对系统来说已经足够了，而且可能大多数延迟都发生在 I/O 上
• 测试标志。它通常是在初始化（仅在开始时一次）或一些共享计算（这需要更多时间）。

即使微基准测试显示出改进，对应用程序和宏基准测试的整体性能影响也可能很小。

到 Edit 部分 - 单独使用 bts 并不能保证操作的原子性。它所保证的是它将是原子的在这个核心上（or 在内存上也是如此）。在多处理器单元（不常见）或多核单元（非常常见）上，您仍然需要与其他处理器同步。

由于同步的成本要高得多，我相信以下之间的区别：

asm("lock bts %0, %1" : "+m" (*array) : "r" (bit));

和

asm("lock or %0, %1" : "+m" (*array) : "r" (1 << bit));

是最小的。第二种形式：

• 可以一次设置多个标志
• 有漂亮的__sync_fetch_and_or (array, 1 << bit) 表单（据我所知，正在使用 gcc 和 intel 编译器）。