swap_if_null的asm代码

Question

它是一个c++内联asm：

inline bool swap_if_null(head_t **p, head_t *np) {
      register head_t *old;
      asm volatile(
          "lock;\n\t"
          "cmpxchgq %3, %2"
          : "=a"(old)
          : "0"(0), "m"(*p), "r"(np)
          : "memory");
      return old == NULL;
}

Answer 1

该函数在*p上执行原子比较和交换，预计它将处于np状态，所需的新值为NULL。该函数只执行一次，并返回操作是否成功。

一些解释:机器指令是lock cmpxchgq R, M (在AT&T语法中)，其中R是包含新值的寄存器(它是与np关联的寄存器，由"%3“表示，即”第三个输入操作数“)，而M是要修改的内存位置(即"%2"，即”第二个输入操作数“，即*p)。

新值应该在寄存器%rax中。该寄存器与变量old in相关联，作为第0个输出操作数，但由于"0"，它也是第一个输入操作数，意思是“与第0个输入操作数相同”。但在输入时，该值并不绑定到变量，而是设置为"0“。也就是说，%rax最初是零，在指令old之后引用它并包含操作的结果。

根据比较和交换的性质，如果操作成功且%rax保持不变，或者操作失败且内存的当前值为零，则%rax (以及old)将为零。在这两种情况下，函数都会返回成功，即“head现在为零”。

Answer 2

inline bool swap_if_null(head_t **p, head_t *np) {
  register head_t *old;
  asm volatile(
      "lock;\n\t"
      "cmpxchgq %3, %2"
      : "=a"(old)
      : "0"(0), "m"(*p), "r"(np)
      : "memory");
  return old == NULL;
}

如果*p为空，此函数将“交换”*p和np的内容。

它通过使用cmpxchgq (比较和交换，四字64位)指令来实现这一点，换句话说，将*p (%2)处的64位值与0 (在参数0中，即rax)进行比较，如果rax值与内存位置匹配，则将新值存储在np (%3)中。最后，如果进行了替换，old将包含内存位置中的值，因此我们可以检查替换时它是否为NULL。lock前缀确保处理器独占访问内存，目前没有其他处理器可以写入此位置。

这样做是为了避免在链表末尾插入内容时使用互斥锁。如果有多个线程试图插入，则需要确保在将元素添加到列表末尾时，列表的末尾确实为NULL，否则会出错(特别是，列表将“丢弃”项)。cmpxchg指令是针对这种类型的“如果值是this，则将其替换为另一个值”。