原子操作实现

Question

我在中使用SunOs提供的原子操作，它是

void *atomic_cas_ptr(volatile void *target, void *cmp, void *newval);

现在为了使其可用，我必须检查这个函数返回的旧值和被调用函数cmp传递的旧值是否相同，如果是，则操作是否成功。

但我有一定的疑问:因为这个函数返回一个指向旧值的void指针，我们称它为void *old，我传递了void *cmp，那么我需要比较这两个old和cmp，那么我该如何比较这两个呢？如果在比较的时候，旧的改变了，那我该怎么办？

本质上，我想要做的是扭曲这个函数，在另一个函数中，这个函数接受这三个参数，并返回true或false，表示成功或失败。

关于CAS，我读到称它为无锁操作是用词不当，因为它最终会在硬件上锁定(在总线上锁定)，对吗？这就是为什么CAS的运营成本很高。

Answer 1

可能是函数声明把您弄糊涂了。此函数不返回指向旧值(什么的？)的指针，而是返回由target指向的内存中的旧值(实际上应该是指向void* volatile * target*的指针)。

通常，如果CAS原语返回的是旧值而不是布尔值，则可以使用以下内容检查CAS是否成功：

void* atomic_ptr; // global atomically modified pointer

void* oldval, newval, comparand; // local variables
/* ... */
oldval = atomic_cas_ptr( (void*)&atomic_ptr, /* note that address is taken */
                          comparand, newval );
if( oldval == comparand ) {
    // success
} else {
    // failure
}

因此，当您比较old_val和compare时，您使用的是不会并发更改的局部变量(而全局atomic_ptr可能会再次更改)，并且您可以在不取消引用的情况下比较指针值。

你想要的函数应该是这样的：

bool my_atomic_cas_ptr(volatile void* target, void* comparand, void* newval)
{
    return (comparand == atomic_cas_ptr(target, comparand, newval));
}

请注意，因为在某些算法中旧值(在CAS之前的值)应该是已知的，所以最好让CAS原语返回旧值而不是布尔值，因为您可以很容易地从前者构建后者，而从前者构建后者则更加复杂和低效(请参阅下面的代码，该代码试图从返回布尔值的a MacOS CAS primitive中获取正确的旧值)。

void* CAS(void* volatile* target, void* comparand, void* newval)
{
    while( !OSAtomicCompareAndSwapPtr(comparand, newval, target) ) {
        void* snapshot = *target;
        if( snapshot!=comparand ) return snapshot;
    }
    return comparand;
}

至于CAS锁定内存总线，则依赖于硬件。这对于旧的x86处理器是正确的，但在现代x86系统中是不同的。首先，没有中央总线，取而代之的是AMD的HyperTransport和英特尔的QuickPath互连。其次，在最近几代CPU中，锁定指令并不都是序列化的(参见some data显示不同内存地址上的锁定指令不会干扰)。最后，在the commonly accepted definition中，锁自由是系统级进程的保证，而不是缺少serializing synchronization。