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gcc从4.1.2提供了__sync_*系列的built-in函数,用于提供加减和逻辑运算的原子操作。
其声明如下:
type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value, ...)type __sync_fetch_and_sub (type *ptr, type value, ...)type __sync_fetch_and_or (type *ptr, type value, ...)type __sync_fetch_and_and (type *ptr, type value, ...)type __sync_fetch_and_xor (type *ptr, type value, ...)type __sync_fetch_and_nand (type *ptr, type value, ...)type __sync_add_and_fetch (type *ptr, type value, ...)type __sync_sub_and_fetch (type *ptr, type value, ...)type __sync_or_and_fetch (type *ptr, type value, ...)type __sync_and_and_fetch (type *ptr, type value, ...)type __sync_xor_and_fetch (type *ptr, type value, ...)type __sync_nand_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
这两组函数的区别在于第一组返回更新前的值,第二组返回更新后的值。
type可以是1,2,4或8字节长度的int类型,即:
int8_t / uint8_tint16_t / uint16_tint32_t / uint32_tint64_t / uint64_t
后面的可扩展参数(…)用来指出哪些变量需要memory barrier,因为目前gcc实现的是full barrier(类似于linux kernel 中的mb(),表示这个操作之前的所有内存操作不会被重排序到这个操作之后),所以可以略掉这个参数。
bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)
这两个函数提供原子的比较和交换,如果ptr == oldval,就将newval写入ptr,
第一个函数在相等并写入的情况下返回true. 第二个函数在返回操作之前的值。__sync_synchronize (...)
发出一个full barrier.
关于memory barrier,cpu会对我们的指令进行排序,一般说来会提高程序的效率,但有时候可能造成我们不希望得到的结果,举一个例子,比如我们有一个硬件设备,它有4个寄存器,当你发出一个操作指令的时候,一个寄存器存的是你的操作指令(比如READ),两个寄存器存的是参数(比如是地址和size),最后一个寄存器是控制寄存器,在所有的参数都设置好之后向其发出指令,设备开始读取参数,执行命令,程序可能如下:
write1(dev.register_size,size); write1(dev.register_addr,addr); write1(dev.register_cmd,READ); write1(dev.register_control,GO);
如果最后一条write1被换到了前几条语句之前,那么肯定不是我们所期望的,这时候我们可以在最后一条语句之前加入一个memory barrier,强制cpu执行完前面的写入以后再执行最后一条:
write1(dev.register_size,size);write1(dev.register_addr,addr);write1(dev.register_cmd,READ);__sync_synchronize();write1(dev.register_control,GO);
memory barrier有几种类型:
还有两个函数:
type __sync_lock_test_and_set (type ptr, type value, …) 将ptr设为value并返回*ptr操作之前的值。
void __sync_lock_release (type ptr, …) 将ptr置0
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