neodreamerus 发表于 2016-07-27 12:38

C++ atomic compare_and_exchange方法困惑

我知道gcc提供了如下内建函数,
__sync_bool_compare_and_swap, 在x86上会编译成 lock cmpxchg指令
可对内存进行原子访问。

这个函数的原型是
bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)
type是整数,比如int。

如果用C来表示这个函数做的事情,应该是这样的:

bool__sync_bool_compare_and_swap(int* ptr, int oldval, int newval) {

   if (*ptr == oldval) {
         *ptr = newval;
            return true;
   } else return false;
}

这也是通常的CAS实现的语义。这个函数可以用来实现无锁。

在C++11中,有一个atomic库,里面的atomic<T>模板类,
其中有方法叫 compare_exchange_weak/strong.
关于weak和strong的差别我理解了,可以看这里 http://www.cplusplus.com/reference/atomic/atomic_compare_exchange_strong/?kw=atomic_compare_exchange_strong。

我的问题是,这个方法的语义看起来和 CAS不太一样。
这个方法的运行结果用C表示大概是这样的:

boolatomic_compare_exchange(int* ptr, int* oldval, int newval) {

   if (*ptr == *oldval) {
         *ptr = newval;
            return true;
   } else {
            *oldval = *ptr;
            return false;
   }
}

我看了后很困惑,我查了一些资料,也是说这个方法是用来实现无锁的,通常放在一个while中循环直到返回true.
问题是,这个方法如果第一次调用是false的话,第二次调用肯定是true了。

neodreamerus 发表于 2016-07-27 15:32

回复 1# neodreamerus


网上收了一阵后有点明白了, std::atomic 实现的CAS 和 __sync_bool_compare_and_swap确实有点不一样,
但是能实现相同的效果。

找到一个使用 std::atomic 实现无锁链表的简单例子。学习一下。

#include <atomic>

template<typename T>
class List {
public:
void append(const T& value);   // see below

private:
struct Node {
    T data;
    Node *next;
};

std::atomic<Node*> head;
};

template<typename T>
void List<T>::append(const T& value)
{
Node *newNode = new Node { value };
   
Node* headNode;
do {
    headNode = head;
    newNode->next = head;
} while (!std::atomic_compare_exchange_weak(&head, &headNode, newNode));
// or while (!head.compare_exchange_weak(headNode, newNode));
}

int main()
{
List<int> li;
li.append(10);
}

zhouzhenghui 发表于 2016-07-28 00:55

就是一个返回最新值,一个没有返回的区别,返回的话,后续可以少一个load操作,也许但不一定有加快速度的几率。

bruceteen 发表于 2016-07-28 09:18

第二个实现最好吧
第一个实现,在失败后,你还得手工重置oldval=*ptr,否则以后全是失败
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