Функции для выполнения атомарных операций
Есть ли функции для выполнения атомарных операций (как инкремент / декремент целого числа) и т.д. поддерживаются библиотекой Времени выполнения C или какими-либо другими служебными библиотеками?
Если да, что все операции могут быть сделаны атомарным использованием таких функций?
Будет более выгодно использовать такие функции, чем нормальные примитивы синхронизации как взаимное исключение и т.д.?
ОС: Windows, Linux, Solaris & VxWorks
5 ответов
До C11
В библиотеке C их нет.
В Linux gcc предоставляет некоторые возможности - ищите __ sync_fetch_and_add , __ sync_fetch_and_sub и так далее.
В случае Windows найдите InterlockedIncrement , InterlockedDecrement``, InterlockedExchange` и т. Д. Если вы используете gcc в Windows, я предполагаю, что он также имеет те же встроенные модули, что и в Linux (хотя я не проверял это).
В Solaris это будет зависеть. Предположительно, если вы используете gcc, он, вероятно, (снова) будет иметь те же встроенные модули, что и в Linux.В остальном есть библиотеки, но ничего стандартизированного.
C11
C11 добавил (разумно) полный набор атомарных операций и атомарных типов. Операции включают в себя такие вещи, как atomic_fetch_add и atomic_fetch_sum (и * _ явные версии того же самого, которые позволяют указать нужную модель упорядочения, где по умолчанию всегда используется memory_order_seq_cst ). Существуют также функции ограждения , такие как atomic_thread_fence и atomic_signal_fence .
Типы соответствуют каждому из нормальных целочисленных типов - например, atomic_int8_t соответствует int8_t и atomic_uint_least64_t соответствует uint_least64_t ]. Это имена typedef , определенные в . Чтобы избежать конфликтов с любыми существующими именами, вы можете опустить заголовок; сам компилятор использует имена в пространстве имен разработчика (например, _Atomic_uint_least32_t вместо atomic_uint_least32_t ).
"Выгодно" - это ситуативно. Всегда эффективность зависит от обстоятельств. Вы можете ожидать, что произойдет что-то замечательное, когда вы замените мьютекс на что-то вроде этого, но вы можете не получить никакой выгоды (если это не такой популярный случай) или ухудшить ситуацию (если вы случайно создадите 'spin-lock').
На всех поддерживаемых платформах вы можете использовать атомарные операции GLib . На платформах, которые имеют встроенные атомарные операции (например, инструкции по сборке), glib будет их использовать. На других платформах он вернется к использованию мьютексов.
Я думаю, что атомарные операции могут дать вам прирост скорости, даже если мьютексы реализуются с их помощью. С мьютексом у вас будет как минимум две атомарных операции (блокировка и разблокировка) плюс фактическая операция. Если доступна атомарная операция, это единственная операция.
Не понимаю, что вы имеете в виду под библиотекой времени выполнения C. Собственно язык или стандартная библиотека не предоставляют никаких средств для этого. Вам нужно будет использовать библиотеку / API для конкретной ОС. Также не дайте себя обмануть sig_atomic_t - они не такие, как кажется на первый взгляд, и полезны только в контексте обработчиков сигналов.
В Windows есть InterlockedExchange и подобные. Для Linux вы можете взять атомарные макросы glibc - они переносимы (см. i486 atomic.h ). Я не знаю решения для других операционных систем.
В общем, вы можете использовать инструкцию xchg на x86 для атомарных операций (работает и на двухъядерных процессорах).
Что касается вашего второго вопроса, нет, я не думаю, что использование атомарных операций будет быстрее, чем использование мьютексов. Например, библиотека pthreads уже реализует мьютексы с атомарными операциями, что очень быстро.