C 浮子上的原子操作

大多数语言为原子

int

操作（添加、比较和交换等）提供函数

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为什么不选择浮动类型？

啊，原来的问题被标记为Go，有点不同，所以我还是要回答这个问题，抱歉，如果这不是编辑问题的完整答案：）

使用Go，您可以在不安全的黑暗面上进行一次小行程，以原子方式交换任何指针值：

摘录：

var uptr unsafe.Pointer
var f1, f2 float64

f1 = 12.34
f2 = 56.78
// Original values
fmt.Println(f1, f2)
uptr = unsafe.Pointer(&f1)
atomic.SwapPointer(&uptr, unsafe.Pointer(&f2))
f1 = *(*float64)(unsafe.Pointer(uptr))
// f1 now holds the value of f2, f2 is untouched
fmt.Println(f1, f2)

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交换调用（以及其他原子操作，如）映射到保证原子性的CPU体系结构指令（有关更多详细信息，请参阅）。至于为什么没有对浮点的汇编支持，我不知道。

让我们从操作系统/硬件设计的角度来思考浮点原子

原子学的存在是因为它们需要同步。大多数同步涉及什么？句柄、标志、互斥体、自旋锁——只要每个用户的实际值是一致的，用户之间的值是不同的，那么这些东西的实际值就没有意义。即使对于信号量这样的值更有意义的东西，它仍然是关于计数而不是测量的，所以32位值32位，不管我们认为它代表什么

第二，技术问题。几乎所有我们可以编程的东西都是整数运算。而不是浮点运算——当C库模拟FP操作时，这些原子将难以实现。即使在硬件中，FP操作通常也比integer慢，谁想要慢锁呢？FPU本身的设计甚至可能使实现原子操作变得困难——例如，如果它挂断了协处理器接口而没有直接访问内存总线

其次，如果我们想要

float

，我们当然也想要

double

？但是，

double

经常会遇到比机器字还大的问题，这就排除了许多体系结构上甚至负载和存储的原子性

第三，当涉及原子时，CPU架构师倾向于实现系统设计师和操作系统人员的要求，而操作系统人员通常并不喜欢浮点运算——愚蠢的额外寄存器需要保存，减缓了上下文切换。。。硬件中的更多说明/功能会降低功耗和复杂性，如果客户不需要它们

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简而言之，没有足够的用例，没有硬件支持，也没有语言支持。当然，在某些体系结构上你可以，而且我想GPU compute可能对主要是浮点硬件的同步有更多的需求，所以谁知道它是否会保持这种状态呢？

在Go的背景下改进之前的答案，我们可以在不直接使用不安全软件包的情况下使用浮点数64与uint64s之间进行转换

给定uint64，我们可以使用所有可用的原子原语

type AtomicFloat64 uint64

func (f *AtomicFloat64) Value() float64 {
    return math.Float64frombits(atomic.LoadUint64((*uint64)(f)))
}

func (f *AtomicFloat64) Add(n float64) float64 {
    for {
        a := atomic.LoadUint64((*uint64)(f))
        b := math.Float64bits(math.Float64frombits(a) + n)
        if atomic.CompareAndSwapUint64((*uint64)(f), a, b) {
            return
        }
    }
}

CAS（比较和交换）是最重要的原子操作，因为其他操作（

添加

、

和

、

或

等）可以用它来模拟

我认为浮点数没有CAS功能的一个重要原因是，等式与IEEE754浮点数的工作方式不同，它与整数类型的工作方式不同。例如，当旧的预期值或实际值变成

NaN

时，您将不知道使用CAS交换是否成功。请记住，将

NaN

与包括

NaN

在内的任何其他值进行比较时，始终会返回false

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关于原子位运算和算术运算，它们对浮点的用处比对整数的用处小得多。

OpenCL提供原子单精度浮点运算。它支持C的一个稍小的子集。这意味着它是可移植的，AFAIK。这个答案是不正确的。您可以尝试``var x AtomicFloat64 x.Add（1）x.Add（1）x.Add（1）x.Value（）->-0.25当然不是3```如果您想要更好的方法，请检查以下代码：您完全正确！这段代码有一个bug。感谢注意，我将更新答案。无需执行

a:=atomic.LoadUint64

，因为它可能在下一个

if

语句之前更改。看见