如何在C中进行原子增量和获取？

Question

我正在寻找一种原子地增加短路的方法，然后返回该值。我需要在内核模式和用户模式下执行此操作，因此它在C语言下，在Linux下，在Intel 32位架构上。不幸的是，由于速度要求，互斥锁不是一个好的选择。

有没有其他方法可以做到这一点？在这一点上，似乎唯一可用的选项是内联一些程序集。如果是这样的话，有人能指出我适当的指示吗？

Answer 1

GCC支持原子操作：

gcc atomics

Answer 2

GCC __atomic_*内置插件

截至GCC 4.8，__sync内置插件已被弃用，以支持__atomic内置插件：https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.8.2/gcc/_005f_005fatomic-Builtins.html

它们实现了C ++内存模型，std::atomic在内部使用它们。

以下POSIX线程示例在x86-64上与++一致失败，并始终与_atomic_fetch_add一起使用。

main.c中

#include <assert.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>

enum CONSTANTS {
    NUM_THREADS = 1000,
    NUM_ITERS = 1000
};

int global = 0;

void* main_thread(void *arg) {
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_ITERS; ++i) {
        __atomic_fetch_add(&global, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
        /* This fails consistently. */
        /*global++*/;
    }
    return NULL;
}

int main(void) {
    int i;
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_create(&threads[i], NULL, main_thread, NULL);
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_join(threads[i], NULL); 
    assert(global == NUM_THREADS * NUM_ITERS);
    return EXIT_SUCCESS;
}

编译并运行：

gcc -std=c99 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out ./main.c -pthread
./main.out

拆卸分析：How do I start threads in plain C?

测试在Ubuntu 18.10，GCC 8.2.0，glibc 2.28。

C11 _Atomic

在5.1中，上面的代码适用于：

_Atomic int global = 0;
global++;

并且在glibc 2.28中添加了C11 threads.h，它允许您在没有POSIX的纯ANSI C中创建线程，最小可运行示例：How do I start threads in plain C?