Gcc内置原子操作__sync_系列函数简述及例程

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我是靠谱客的博主高高哈密瓜，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Gcc内置原子操作__sync_系列函数简述及例程，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

Gcc 4.1.2版本之后，对X86或X86_64支持内置原子操作。就是说，不需要引入第三方库（如pthread）的锁保护，即可对1、2、4、8字节的数值或指针类型，进行原子加/减/与/或/异或等操作。有了这套内置原子操作函数，写程序方便很多。老宋根据Gcc手册中《Using the GNU Compiler Collection (GCC)》章节内容，将__sync_系列17个函数声明整理简化如下：

type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value, ...)
// 将value加到*ptr上，结果更新到*ptr，并返回操作之前*ptr的值
type __sync_fetch_and_sub (type *ptr, type value, ...)
// 从*ptr减去value，结果更新到*ptr，并返回操作之前*ptr的值
type __sync_fetch_and_or (type *ptr, type value, ...)
// 将*ptr与value相或，结果更新到*ptr，并返回操作之前*ptr的值
type __sync_fetch_and_and (type *ptr, type value, ...)
// 将*ptr与value相与，结果更新到*ptr，并返回操作之前*ptr的值
type __sync_fetch_and_xor (type *ptr, type value, ...)
// 将*ptr与value异或，结果更新到*ptr，并返回操作之前*ptr的值
type __sync_fetch_and_nand (type *ptr, type value, ...)
// 将*ptr取反后，与value相与，结果更新到*ptr，并返回操作之前*ptr的值
type __sync_add_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
// 将value加到*ptr上，结果更新到*ptr，并返回操作之后新*ptr的值
type __sync_sub_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
// 从*ptr减去value，结果更新到*ptr，并返回操作之后新*ptr的值
type __sync_or_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
// 将*ptr与value相或，结果更新到*ptr，并返回操作之后新*ptr的值
type __sync_and_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
// 将*ptr与value相与，结果更新到*ptr，并返回操作之后新*ptr的值
type __sync_xor_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
// 将*ptr与value异或，结果更新到*ptr，并返回操作之后新*ptr的值
type __sync_nand_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
// 将*ptr取反后，与value相与，结果更新到*ptr，并返回操作之后新*ptr的值
bool __sync_bool_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)
// 比较*ptr与oldval的值，如果两者相等，则将newval更新到*ptr并返回true
type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval type newval, ...)
// 比较*ptr与oldval的值，如果两者相等，则将newval更新到*ptr并返回操作之前*ptr的值
__sync_synchronize (...)
// 发出完整内存栅栏
type __sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value, ...)
// 将value写入*ptr，对*ptr加锁，并返回操作之前*ptr的值。即，try spinlock语义
void __sync_lock_release (type *ptr, ...)
// 将0写入到*ptr，并对*ptr解锁。即，unlock spinlock语义

并编写了一个简单小例子，测试多个工作线程同时对同一个全局变量g_iSum进行加法操作时，使用__sync_fetch_and_add()原子操作进行原子加法，和不使用原子操作进行普通加法，观察它们运行结果的区别。每个工作线程加500万次，共10个工作线程，预期结果是5000万。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

int g_iFlagAtom = 1;
#define WORK_SIZE 5000000
#define WORKER_COUNT 10
pthread_t g_tWorkerID[WORKER_COUNT];
int g_iSum = 0;

void * thr_worker(void *arg) {
   printf ("WORKER THREAD %08X STARTUPn", (unsigned int)pthread_self());
   int i=0;
   for (i=0; i<WORK_SIZE; ++i) {
       if (g_iFlagAtom) {
           __sync_fetch_and_add(&g_iSum, 1);
       } else {
           g_iSum ++;
       }
   }
   return NULL;
}

void * thr_management (void *arg) {
   printf ("MANAGEMENT THREAD %08X STARTUPn", (unsigned int)pthread_self());
   int i;
   for (i=0;i<WORKER_COUNT;++i) {
       pthread_join(g_tWorkerID[i], NULL);
   }
   printf ("ALL WORKER THREADS FINISHED.n");
   return NULL;
}

int main(int argc, const char* argv[]) {
   pthread_t tManagementID;
   pthread_create (&tManagementID, NULL, thr_management, NULL);
   int i=0; 
   for (i=0;i<WORKER_COUNT;++i) {
       pthread_create(&g_tWorkerID[i], NULL, thr_worker, NULL);
   }
   printf ("CREATED %d WORKER THREADSn", i);
   pthread_join(tManagementID, NULL);
   printf ("THE SUM: %dn", g_iSum);
   return 0;
}