В программе, над которой я работаю, у меня много кода:
pthread_mutex_lock( &frame->mutex );
frame->variable = variable;
pthread_mutex_unlock( &frame->mutex );
Это явно пустая трата циклов CPU, если среднюю инструкцию можно просто заменить атомным хранилищем. Я знаю, что gcc вполне способен на это, но я не смог найти много документации по таким простым потокобезопасным атомным операциям. Как заменить этот набор кода на атомную операцию?
(Я знаю, что простые хранилища теоретически должны быть атомарными, но я не хочу надеяться, что оптимизатор не навредит своей атомности в какой-то момент процесса.)
Уточнение: я не нуждаюсь в том, чтобы они были строго атомарными; эти переменные используются исключительно для синхронизации потоков. То есть Thread B считывает значение, проверяет, правильно ли оно, и если оно не правильно, оно спит. Поэтому, даже если Thread A обновляет значение, и Thread B не реализует его обновление, это не проблема, так как это означает, что Thread B спит, когда это действительно не нужно, и когда он просыпается, значение будет быть правильным.
Вы можете проверить документацию gcc. Для текущей версии gcc (4.3.2) это будет глава 5.47 Встроенные функции для доступа к атомной памяти - для других версий gcc проверьте свои Docs. Он должен быть в главе 5 "Расширения семейства языков C".
Кстати, компилятор C абсолютно не гарантирует, что простые операции хранилища являются атомарными. Вы не можете полагаться на это предположение. Для того чтобы машинный код операции выполнялся атомарно, ему нужен префикс LOCK.
До определенной точки атомные операции в C были предоставлены прямо из источников ядра через заголовок atomic.h.
Однако наличие заголовков ядра, используемых непосредственно в коде пользовательского пространства, является очень плохой практикой, поэтому заголовочный файл atom.h был удален некоторое время назад. Вместо этого мы теперь используем "GCC Atomic Builtins", которые намного лучше и надежнее.
Существует очень хорошее объяснение, предоставленное Тудором Голубенко в его блоге. Он даже обеспечивает замену исходного файла atomic.h, если у вас есть какой-то код, который ему нужен.
К сожалению, я новичок в stackoverflow, поэтому я могу использовать только одну ссылку в своих комментариях, поэтому проверьте сообщение Tudor и получите просветленный.
В x86 и большинстве других архитектур выровненные 4-байтовые чтения и записи всегда являются атомарными. Оптимизатор может пропустить/изменить порядок чтения и записи в одном потоке.
Что вы хотите сделать, это сообщить компилятору, что другие потоки, возможно, коснулись этой памяти. (Побочный эффект pthread_mutex_lock говорит компилятору, что другие потоки могли коснуться любой части памяти.) Вы можете увидеть volatile рекомендованный, но это не в спецификации C, а GCC не интерпретирует volatile, что путь.
asm("" : "=m" (variable));
frame->variable = variable;
является механизмом, специфичным для GCC, чтобы сказать, что "variable было записано, перезагрузите его".
AFAIK, вы не можете префикс команд MOV с помощью LOCK; это разрешено только для операций RMW. Но если он использует простой магазин, ему может также понадобиться барьер памяти, который подразумевается с помощью мьютекса, а также с инструкциями, которые позволяют LOCK.
Как я могу видеть, вы используете платформу gnu для разработки, поэтому можно с уверенностью сказать, что glic предоставляет тип данных, содержащий атомные возможности, 'sig_atomic_t'. Таким образом, этот подход может обеспечить вам атомные операции на уровнях ядра. а не gcc.