执行原子操作的函数

Question

是否有用于执行C运行时库或任何其他实用程序库支持的原子操作（如递增/递减整数）等的函数？

如果是，那么使用这些函数可以使所有操作成为原子？

使用这些函数比使用mutex等常规同步原语更有益吗？

操作系统：Windows，Linux，Solaris和VxWorks的

Answer 1

在C11之前

C库没有。

在Linux上，gcc提供了一些 - 查找__sync_fetch_and_add，__sync_fetch_and_sub等等。

如果是Windows，请查找InterlockedIncrement，InterlockedDecrement``, InterlockedExchange`，依此类推。如果你在Windows上使用gcc，我猜它也有与Linux上相同的内置函数（尽管我还没有验证过）。

在Solaris上，它将取决于。大概如果你使用gcc，它可能（再次）拥有与它在Linux下相同的内置函数。否则，有些库会浮动，但没有真正标准化。

C11

C11增加了一套（合理的）完整的原子操作和原子类型。这些操作包括atomic_fetch_add和atomic_fetch_sum（以及*_explicit版本的操作，可让您指定所需的排序模型，默认值始终使用memory_order_seq_cst）。还有fence个函数，例如atomic_thread_fence和atomic_signal_fence。

这些类型对应于每个普通整数类型 - 例如，atomic_int8_t对应int8_t，atomic_uint_least64_t对应uint_least64_t。这些是typedef中定义的<stdatomic.h>个名称。为避免与任何现有名称冲突，可以省略标题;编译器本身使用实现者名称空间中的名称（例如，_Atomic_uint_least32_t而不是atomic_uint_least32_t）。

Answer 2

'有益'是情境。总是，表现取决于具体情况。当你为这样的事情换掉一个互斥体时，你可能会期待一些奇妙的事情发生，但你可能没有任何好处（如果它不是那种流行的情况）或者让事情变得更糟（如果你意外地创造了'自旋锁'）

Answer 3

在所有支持的平台上，您可以使用GLib's atomic operations。在内置原子操作的平台上（例如汇编指令），glib将使用它们。在其他平台上，它将回归到使用互斥锁。

我认为原子操作可以提高速度，即使使用它们实现互斥锁也是如此。使用互斥锁，您将至少有两个原子操作（锁定和解锁），以及实际操作。如果原子操作可用，则只需一次操作。

Answer 4

不确定C运行时库的含义。正确的语言或标准库不提供任何方法来执行此操作。您需要使用特定于操作系统的库/ API。此外，不要被sig_atomic_t愚弄 - 它们不是乍一看似乎只有在信号处理程序的上下文中才有用。

Answer 5

在Windows上，有InterlockedExchange之类的内容。对于Linux，您可以使用glibc's atomic macros - 它们是可移植的（请参阅i486 atomic.h）。我不知道其他操作系统的解决方案。

通常，您可以在x86上使用xchg指令进行原子操作（也适用于双核CPU）。

至于你的第二个问题，不，我不认为使用原子操作会比使用互斥锁更快。例如，pthreads库已经实现了具有原子操作的互斥体，这非常快。