gcc原子組み込み関数を使用するアトミックスワップ関数

Question

これは、汎用アトミックスワップ関数の正しい実装ですか？私はGCC上でC++の03互換のソリューションを探しています。

template<typename T> 
void atomic_swap(T & a, T & b) { 
    static_assert(sizeof(T) <= sizeof(void*), "Maximum size type exceeded."); 
    T * ptr = &a; 
    b =__sync_lock_test_and_set(ptr, b); 
    __sync_lock_release(&ptr); 
} 

私はそれを修正するために何をすればよいですか？

また、__sync_lock_releaseはいつも必要ですか？他のコードベースで検索すると、これはしばしば呼び出されないことがわかりました。

template<typename T> 
void atomic_swap(T & a, T & b) { 
    static_assert(sizeof(T) <= sizeof(void*), "Maximum size type exceeded."); 
    b = __sync_lock_test_and_set(&a, b); 
} 

PS：Atomic swap in GNU C++が似て質問ですが、提供さ答えはC++ 11のstd::atomicを必要とし、それはdoesnの署名Data *swap_data(Data *new_data)を持っているので、それは私の質問に答えていないリリースしないとこのようになります私のコードを呼び出しますswap機能についてはまったく意味がないようです。 （実際には、提供された引数を関数の前に定義されたグローバル変数でスワップします）。

Answer 1

このバージョンのスワップは完全にアトミックな操作ではありません。 bの値はaにアトミックにコピーされますが、aの値は別のスレッドによって別の変更をbの値にコピーすることがあります。言い換えれば、bへの代入は、他のスレッドに関してはアトミックではありません。したがって、a == 1とb == 2のgcc組み込み後にはa == 2となり、値は1になりますが、別のスレッドではbの値が3に変更されていますその値をbに書き込み、値は1です。だからあなたは値を "技術的に"交換しているかもしれませんが、あなたはそれを原子的にはしませんでした...別のスレッドはbの値に触れ、gccの原子組み込み関数からの戻り値とその戻り値のb。

lea RAX, qword ptr [RDI] // T * ptr = &a; 
mov RCX, qword ptr [RSI] // copy out the value referenced by b into a register 
xchg [RAX], RCX   // __sync_lock_test_and_set(&a, b) 
mov qword ptr [RSI], RCX // place the exchange value back into b (not atomic!!) 

は正直に言うと、あなたはDCASのようなハードウェア動作せずに2つの別々のメモリ位置のロックフリーアトミックスワップを行うことはできません：アセンブリは、ポイントをスタンドから見て、次のようなものを持っていますまたは負荷分散型/ストアド・コンディション型、またはトランザクション・メモリー（それ自体はファイングレイン・ロッキングを使用する傾向があります）のような他の方法を使用している可能性があります。

第2に、あなたのアトミック操作で獲得したセマンティクスとリリースするセマンティクスの両方を使用する場合は、__sync_lock_releaseのいずれかに配置するか、または__sync_synchronizeによって完全なメモリバリアを追加する必要があります。それ以外の場合は、__sync_lock_test_and_setのセマンティクスしか取得できません。それでも、2つの別々のメモリ位置を互いに原子的にスワップしません。