Question

uint64_t n;      // two 32-bit integers

return ( (uint32_t)(n >> 32) == (uint32_t)n );

将32个最高有效位与uint64_t的32个最低有效位进行原子比较的最快方法是什么？

我认为一个可怕的解决方案是：获取自旋锁，读取32 LSB，读取32 MSB，比较得到结果，释放自旋锁，返回结果。有没有办法在不必使用自旋锁的情况下做到这一点？

Answer 1

如何在两个不同的地址上使用比较交换操作？

类似于：CMPXCHG (int*)&n, (((int*)&n)+1)（注意 - 这实际上不起作用）。

编辑：将语法更改为更接近实际的x86语法。

如Serge所指出的那样

编辑2：，大多数程序集都不支持在汇编指令中使用两个内存地址，因此这种方式无法直接从内存中运行。这意味着该方法不能用于以原子方式比较64位变量的两个32位部分。

某些程序集（至少是PowerPC）能够提供特殊指令（对于PowerPC，LWARX和STWCX），可以使其以多线程安全的方式工作，但它不是OP所要求的，也不是为x86工作。

Answer 2

这整个操作（内存中两个值的原子比较）是没有意义的，除非你还能确保写它们总是原子的。它也受到固有的竞争条件的影响;当你确定他们是平等的时候他们可能已经改变了，反之亦然。无论你想要解决的问题几乎肯定都需要锁定，而不是原子操作。

Answer 3

只有在平台上能够以原子方式检索64位数时，才能无锁地执行此操作。如果有可能那么首先 - 你以自己喜欢的方式原子地检索64位值（例如64位窗口上的InterlockedOr64（ptr，0），如果你有32位x86 CPU就没有办法 - 除非你英特尔CPU不比奔腾更老，你确保你的64位值是64位对齐，不确定其他供应商的x86 CPU），第二 - 与你检索的值进行比较。
你显然不能以便携方式做到这一点。在无法自动获取64位数字的平台上，没有锁定就无法做到这一点。

修改

由于一些严重误导性的想法在本次讨论中受到了极大的欢迎，我觉得我有责任写一些关于未能使用比较和交换32位数字来解决问题的笔记。

假设我们有x86平台，那么我们可以编写asm代码：

mov eax, [num+4] lock cmpxchg [num], eax jz equal_case_code ; non-equal case code follows equal_case_code: ; equal case code follows

显然这个实现不是原子的 - 在mov和cmpxchg指令之间可能会中断线程（因为在一条指令中不允许有两个内存操作数）。

来自不同API的32位比较和交换功能（如来自Win32 API的InterlockedCompareExchange）无法提供正确的解决方案，因为它们的语义只允许原子访问一个32位内存地址。

Answer 4

使用联盟怎么样？像这样：

typedef union {
    uint32_t small[2];
    uint64_t full;
} bigint_t;

然后你去做：

uint64_t n;      // two 32-bit integers

bigint_t mybigint;
mybigint.full = n;
return mybigint.small[0] == mybigint.small[1];

我不知道这是否是最快的，但是如果你没有将uint64_t复制到union中但直接使用union，它应该非常快，因为它不需要做任何比较。

Answer 5

使用内联汇编将64位整数加载到MMX或SSE寄存器（64位读取是原子的），然后比较这两半。

原子比较C中两个整数的最快方法？

5 个答案: