1. 概念
原子操作是指不被打斷的操作，即它是最小的執(zhí)行單位。最簡(jiǎn)單的原子操作就是一條條的匯編指令(不包括一些偽指令，偽指令會(huì)被匯編器解釋成多條匯編指令)。在 linux 中原子操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為 atomic_t，定義如下：

typedef struct { int counter;} atomic_t;

本質(zhì)上就是一個(gè)整型變量，之所以定義這么一個(gè)數(shù)據(jù)類型，是為了讓原子操作函數(shù)只接受 atomic_t 類型的操作數(shù)，如果傳入的不是 atomic_t 類型數(shù)據(jù)，在程序編譯階段就不會(huì)通過；另一個(gè)原因就是確保編譯器不會(huì)對(duì)相應(yīng)的值進(jìn)行訪問優(yōu)化，確保對(duì)它的訪問都是對(duì)內(nèi)存的訪問，而不是對(duì)寄存器的訪問。2. 賦值操作
ARM 處理器有直接對(duì)內(nèi)存地址進(jìn)行賦值的指令(STR)。

#define atomic_set(v,i) (((v)->counter) = (i))

3. 讀操作
用 volatile 來防止編譯器對(duì)變量訪問的優(yōu)化，確保是對(duì)內(nèi)存的訪問，而不是對(duì)寄存器的訪問。

#define atomic_read(v) (*(volatile int *)&(v)->counter)

4. 加操作
使用獨(dú)占指令完成累加操作。

static inline void atomic_add(int i, atomic_t *v){ unsigned long tmp; int result; // 使用獨(dú)占指令讀取，然后執(zhí)行加操作，獨(dú)占寫失敗時(shí)就重新執(zhí)行 __asm__ __volatile__("@ atomic_add\n""1: ldrex %0, [%3]\n"" add %0, %0, %4\n"" strex %1, %0, [%3]\n"" teq %1, #0\n"" bne 1b" : "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter) : "r" (&v->counter), "Ir" (i) : "cc");}

5. 減操作
對(duì)比加操作和減操作的代碼可以看出，它們非常的相似，其實(shí)不同的地方就一句，所以現(xiàn)在最新的內(nèi)核源碼中已經(jīng)使用宏定義 ATOMIC_OP(op, c_op, asm_op) 來重寫了這部分代碼。

static inline void atomic_sub(int i, atomic_t *v){ unsigned long tmp; int result; // 使用獨(dú)占指令讀取，然后執(zhí)行減操作，獨(dú)占寫失敗時(shí)就重新執(zhí)行 __asm__ __volatile__("@ atomic_sub\n""1: ldrex %0, [%3]\n"" sub %0, %0, %4\n"" strex %1, %0, [%3]\n"" teq %1, #0\n"" bne 1b" : "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Qo" (v->counter) : "r" (&v->counter), "Ir" (i) : "cc");}

6. 其他操作
類似的原子操作函數(shù)還有一些，比如 atomic_XXX_return、atomic_cmpxchg、atomic_clear_mask，以及在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的 atomic_inc、atomic_dec、atomic_XXX_and_test、atomic_XXX_return等。以上代碼都是針對(duì) SMP 處理器的實(shí)現(xiàn)方式，針對(duì)非 SMP 處理器，由于不存在其他核心的搶占，所以只需要防止其他進(jìn)程搶占即可實(shí)現(xiàn)原子操作，例如加操作：

static inline int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v){ unsigned long flags; int val; // 通過關(guān)閉中斷防止其他進(jìn)程打斷代碼的執(zhí)行 raw_local_irq_save(flags); val = v->counter; v->counter = val -= i; // 恢復(fù)中斷原始的狀態(tài) raw_local_irq_restore(flags); return val;}

7. 總結(jié)
原子性操作的實(shí)現(xiàn)需要具體體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的指令集的支持。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c++ 原子操作 赋值_原子操作原理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。