使用xchg的自旋锁

我试图在C中使用内嵌汇编和命令xchg实现最简单的自旋锁（使用TAS）。由于我的编译器错误消息越来越离奇，我开始变得头发花白，所以我决定在这里提问。我也很抱歉，如果这个问题已经得到了回答，因为我没有找到任何东西

关于我在这个主题上的编程经验，可能需要说些什么。我用C做得很好（在我看来，考虑到标准问题）。此外，我相信我了解x86的基本知识，但当涉及到内联汇编程序中的约束时，我完全不知所措。我发现做谷歌搜索更让我困惑，因为很多消息来源说的都是完全不同的东西

到目前为止，我的代码是：

int acquire_lock(int* lock){
    int val = 1;
    int lock_cont;
    while((lock_cont = *lock) != 0){
            __asm__("xchg %0 %1" : "+q" (val), "+m" (lock_cont));
    }
    return 0;
}

这不起作用的原因可能很明显，但却让我发疯。我也尝试过一些其他的变体，但没有一个是编译的。现在你可能已经知道了，我真的不知道自己在做什么，所以我非常乐意接受任何建议

以下是我的编译器消息，以防有帮助：

my_lock.c:17:11: error: unexpected token in argument list
            __asm__("xchg %0 %1" : "+q" (val), "+m" (lock_cont));
                    ^
<inline asm>:1:12: note: instantiated into assembly here
    xchg %eax -16(%rbp)
              ^
1 error generated.

my_lock.c:17:11:错误：参数列表中出现意外标记
__asm_uuuuhg%0%1:“+q”（val），“+m”（lock_cont））；
^
：1:12:注意：此处实例化为程序集
xchg%eax-16（%rbp）
^
生成1个错误。

提前谢谢

绝望的学生

编辑：

我把锁打开了。。一个do-while循环和逗号就成功了。现在我遇到了一个新问题，我的锁实现似乎仍然不能保证独占访问。。我将发布整个代码，如果有任何建议/批评，我将非常高兴

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

//shared variable
int x;

//new lock instance that's consistent over function calls
int* new_lock(){
        int* ptr = (int*)(malloc(sizeof(int)));
        *ptr = 0;
        return ptr;
}

//set content of lock atomically to 1
int acquire_lock(int* lock){
        int val = 1;
        do{
                __asm__("xchg %0, %1" : "+q" (val), "+m" (*lock));
        }while(val - (*lock) == 0);
        return 0;
}

//release the lock
int release_lock(int* lock){
        *lock = 0;
        return 0;
}

//free lock
int delete_lock(int* ptr){
        free(ptr);
        return 0;
}

//thread counts to 10^6
void* thread_do(void* arg){
        int* lock = (int*) arg;
        for(int i = 0; i < 100000; i++){
                acquire_lock(lock);
                x++;
                release_lock(lock);
        }
        return NULL;
}

int main(int argc, char** argv){
        pthread_t thread0, thread1;
        int* lock = new_lock();
        pthread_create(&thread0, NULL, thread_do, lock);
        pthread_create(&thread1, NULL, thread_do, lock);
        pthread_join(thread0, NULL);
        pthread_join(thread1, NULL);
        printf("%d\n",x);
        return 0;
}

#包括
#包括
#包括
//共享变量
int x；
//在函数调用上保持一致的新锁实例
int*new_lock（）{
int*ptr=（int*）（malloc（sizeof（int））；
*ptr=0；
返回ptr；
}
//将锁的内容原子设置为1
int获取锁定（int*lock）{
int-val=1；
做{
__asm_uuhg%0，%1:“+q”（val），“+m”（*lock））；
}而（val-（*lock）==0）；
返回0；
}
//松开锁
内部释放锁定（内部*锁定）{
*lock=0；
返回0；
}
//自由锁
int delete_lock（int*ptr）{
免费（ptr）；
返回0；
}
//线程计数为10^6
void*thread\u do（void*arg）{
int*lock=（int*）arg；
对于（int i=0；i<100000；i++）{
获取_锁（lock）；
x++；
释放锁（锁）；
}
返回NULL；
}
int main（int argc，字符**argv）{
pthread_t thread0，thread1；
int*lock=new_lock（）；
pthread_create（&thread0，NULL，thread_do，lock）；
pthread_create（&thread1，NULL，thread_do，lock）；
pthread_join（thread0，NULL）；
pthread_join（thread1，NULL）；
printf（“%d\n”，x）；
返回0；
}

编辑2：

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我的锁实际上起作用了，正如在thread_do函数中锁定整个循环时所看到的那样。对这个结果不太满意，因为这个锁x很长时间了，但我想我不得不接受这个。。我假设问题是，在我的asm指令和来自的比较之间，当锁定和解锁是如此快速的指令流（对于线程中的循环）时，我不能保证原子性，因为我没有看到C中的解决方法（欢迎建议），我将坚持使用这种实现，因为总体思路似乎是正确的。

如果您试图创建自旋锁，可能需要使用强大的原子比较交换

下面是一个使用GCC内置项获取锁定的简单实现：

int acquire_lock(int* lock) 
{
    while (__sync_val_compare_and_swap (lock, 0, 1) != 0)
    {
        // Do something while waiting for the lock ?
    }
    return 0;
}

与内联ASM相比，编译器内置具有可读性更强、可移植性更强的优点

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关于代码中的错误，操作数之间缺少逗号。 这句话：

__asm__("xchg %0 %1" : "+q" (val), "+m" (lock_cont));

应该是：

__asm__("xchg %0, %1" : "+q" (val), "+m" (lock_cont));

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多谢各位！但是，由于这是一个操作系统课程的练习，我们有可能使用gcc内置和/或内联程序集，以获得更多的程序集，因此我决定继续使用可读性较差的程序集。缺少逗号是一个非常令人尴尬的错误。。问题在于while循环是按原样给出的，没有解释asm部分（或任何内联asm），但我想得越多，这就越不管用。我会再考虑一下，如果我提出了一个使用xchg的有效解决方案，我会发布它，以防其他人会遇到这个问题。@如果你想使用xchg实现ASM，也许你会想看看。这和你使用的算法一样。再次感谢！维基百科说了我已经怀疑过的。。也就是说，我需要一个do-while循环，而不是while循环。我的锁现在可以用了，但仍然不能保证独占访问。。但既然它能工作，我将尝试找出剩下的问题是什么。对于自旋锁，我认为最好是1。检查锁是否自由。2.尝试使用

xchg

来存储1并查看旧值。3.如果

xchg

加载了1，则另一个线程在1和2之间获取了锁：因此转到1（并以只读方式旋转检查锁，而不是锁cmpxchg）。您永远不希望在

lock

ed总线循环中旋转：这会使等待锁的每个线程都减慢系统的速度。例如，请参阅对另一个问题的回答。使用纯C尽可能多地实现这一点（例如，对于解锁功能中的释放存储，使用C11

stdatomic

）会很好。这是您希望编译器发出的asm的一个示例。