线程安全，无锁增量函数？

Question

更新：是否有一个线程安全的、无锁的、在C或C++中可用的所有Linux发行版增量函数上可用的？

Answer 1

GLib具有这样的功能。你可以去看看http://library.gnome.org/devel/glib/stable/glib-Atomic-Operations.html

具体来说，听起来您想要g_atomic_int_inc()

Answer 2

2021答复

C++

其他答案已经过去了12年，现在已经达到了标准，自从C++11使用原子操作库以来，就有可能做到这一点。

#include <iostream>
#include <atomic>

int main() {
    std::atomic<int> atomic_i{5};
    std::cout << atomic_i.is_lock_free() << std::endl; // 1, which means lock free
    atomic_i++;
    std::cout << atomic_i << std::endl; // 6
    return 0;
}

如果有兴趣，这将编译成(至少对gcc进行-O1优化)：

mov             DWORD PTR [rsp-4], 5
lock inc        DWORD PTR [rsp-4]

如果您希望只在某些时候在原子操作中增加一个正常的、非原子的整数，则可以使用自atomic_ref以来的C++20，前提是要确保它的对齐性。(由于历史上的ABI原因，有些系统不对齐某些非原子类型，但是需要对原子进行自然对齐才能有效/正确地工作。值得注意的是32位x86与int64_t和double的alignof(T) < std::atomic_ref<T>::required_alignment)。

请注意，“尽管存在引用对象的任何atomic_ref实例，但必须通过这些atomic_ref实例独占地访问该对象。”

参见论哥德波特如何编译。

// This alignment is redundant for int on most mainstream implementations
// but is important for portability or for wider types like int64_t
alignas(std::atomic_ref<int>::required_alignment)  int j = 8;

... // pass the address of j to other threads
{
    std::atomic_ref<int> refj(j);
    refj++; // atomic operation, j is now 9
}
// refj goes out of scope, so it's ok to use j again

 ... // some synchronization so we know other threads are done for now
j++; // non-atomic increment, j is now 10

C

您也可以使用C11在我的第一个示例中使用原子类型进行同样的操作。

#include <stdatomic.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    atomic_int i = 5;
    i++; // atomic operation
    printf("%d\n", i); // 6
    return 0;
}

对于C++20 std::atomic_ref，没有C等价物。如果您不介意使用GNU扩展，您可以使用C++ atomic和atomic_ref在其之上实现的内置函数，比如内建：__atomic_fetch_add( &i, 1, __ATOMIC_ACQ_REL)。

其他非Linux系统的编译器也有自己的内置程序，例如MSVC和_InterlockedAdd。

它可能正好可以将atomic_int * (又名_Atomic int*)指向int的地址，但这是严格地对未定义的行为进行别名。

Answer 3

我认为这些都是GNU扩展和处理器特定的，但是请看一下GNU C原子构建器。

我认为还有一些原子“库”可以使用内联程序集等来提供这样的特性。