Linux無鎖編程

__sync_fetch_and_add系列一共有十二個函數，有加/減/與/或/異或/等函數的原子性操作函數,__sync_fetch_and_add,顧名思義，現fetch，然後自加，返回的是自加以前的值。以count=4為例，調用__sync_fetch_and_add(&count,1),之後，返回值是4，然後，count變成了5.

有__sync_fetch_and_add,自然也就有__sync_add_and_fetch，呵呵這個的意思就很清楚了，先自加，在返回。他們哥倆的關系與i++和++i的關系是一樣的。被譚浩強他老人家收過保護費的都會清楚了。

有了這個寶貝函數，我們就有新的解決辦法了。對於多線程對全局變量進行自加，我們就再也不用理線程鎖了。下面這行代碼，和上面被pthread_mutex保護的那行代碼作用是一樣的，而且也是線程安全的。

__sync_fetch_and_add( &global_int, 1 );

下面是這群函數的全家福，大家看名字就知道是這些函數是干啥的了。

在用gcc編譯的時候要加上選項-march=i686

type __sync_fetch_and_add (type*ptr, type value);
type __sync_fetch_and_sub (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_or (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_and (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_xor (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_nand (type *ptr, type value);
type __sync_add_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_sub_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_or_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_and_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_xor_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_nand_and_fetch (type *ptr, type value);
bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)
type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)

這兩個函數提供原子的比較和交換，如果*ptr == oldval,就將newval寫入*ptr,第一個函數在相等並寫入的情況下返回true.

第二個函數在返回操作之前的值。

__sync_synchronize (...)

發出一個full barrier.

關於memorybarrier,cpu會對我們的指令進行排序，一般說來會提高程序的效率，但有時候可能造成我們不希望得到的結果，舉一個例子，比如我們有一個硬件設備，它有4個寄存器，當你發出一個操作指令的時候，一個寄存器存的是你的操作指令（比如READ），兩個寄存器存的是參數（比如是地址和size），最後一個寄存器是控制寄存器，在所有的參數都設置好之後向其發出指令，設備開始讀取參數，執行命令，程序可能如下：

write1(dev.register_size,size);
 write1(dev.register_addr,addr);
 write1(dev.register_cmd,READ);
 write1(dev.register_control,GO);

如果最後一條write1被換到了前幾條語句之前，那麼肯定不是我們所期望的，這時候我們可以在最後一條語句之前加入一個memorybarrier,強制cpu執行完前面的寫入以後再執行最後一條：write1(dev.register_size,size);

write1(dev.register_addr,addr);

write1(dev.register_cmd,READ);

__sync_synchronize();

write1(dev.register_control,GO);

memory barrier有幾種類型：

acquirebarrier : 不允許將barrier之後的內存讀取指令移到barrier之前（linuxkernel中的wmb()）。

releasebarrier : 不允許將barrier之前的內存讀取指令移到barrier之後 (linuxkernel中的rmb())。

fullbarrier :以上兩種barrier的合集(linux kernel中的mb())。

還有兩個函數：

type __sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value, ...)

將*ptr設為value並返回*ptr操作之前的值。

void __sync_lock_release (type *ptr, ...)

將*ptr置0