分配原子函数的返回值

Question

我正在尝试实现一个屏障函数，这样当线程调用waitBarrier()时，它将等待直到所有其他n线程都调用了该函数，之后所有线程都将继续进行，即一种同步构造。

我有以下代码：

int i = 0; // Shared variable. Initialized as 0 at the beginning.

waitBarrier() {

  // CAS = Compare-and-swap, the first argument holds "old_val" the second the new
  i = CAS(i, i+1);

  // Spin until all n threads (number of all threads known prior) have been "here"
  while (i != n) {}

}

如果这个函数被n线程访问，这个函数能工作吗？原子函数的返回值的赋值是原子的吗？或者比赛条件会发生吗？

Answer 1

首先，您必须指定寄存器的地址，它的值正在与其进行比较和交换。这可以通过以下任何一种方法来完成：

CAS(int* reg, int oldValue, int newValue)

或

reg.CAS(int oldValue, int newValue)

假设你现在的台词是：

i = i.CAS(i, i+1)

想象两个线程同时调用waitBarrier()。假设原子函数的参数是非原子计算的，即两个线程实际上都将调用i.CAS(0,1)。

首先执行原子调用的人将成功地将共享变量i设置为1。因为CAS总是返回旧的值，因此通过赋值i = OLD_VALUE_OF_i，您实际上是将共享变量重置为0。不仅如此，还假设您将完全忽略该赋值，并且只进行CAS调用，执行CAS第二次线程的线程将将共享值(现在为1)的值与将失败的参数i的初始值(在参数为0的计算时)进行比较，因此共享变量只会增加一次！

考虑到这两个方面，您的代码必须如下所示：

int i = 0;

waitBarrier() {
  // Atomically increment the shared value i by 1
  do {
    int value = i;
  } while (CAS(i, value, value + 1));

  // Wait until all threads have passed the barrier
  while (i != n) {}
}