C++ 使用gcc原子内置的原子交换函数

这是通用原子交换函数的正确实现吗？我正在寻找一个在GCC上兼容C++03的解决方案

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);
}

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PS：是一个类似的问题，但它没有回答我的问题，因为提供的答案需要C++11的

std:：atomic

，并且它有签名

Data*swap\u Data（Data*new\u Data）

，这对于

swap

函数来说似乎毫无意义。（它实际上将提供的参数与函数之前定义的全局变量进行交换。）

请记住，此版本的交换不是完全原子操作。当

b

的值将自动复制到

a

中时，

a

的值可以通过另一个线程对

b

的值进行另一次修改。换句话说，

b

的赋值相对于其他线程来说不是原子的。因此，您可能会遇到这样的情况：

a==1

和

b==2

，在gcc内置之后，您会得到

a==2

并返回

1

的值，但现在另一个线程已将

b

的值更改为

3

，然后用

1

的值在

b

中写入该值。因此，虽然您可能已经“从技术上”交换了这些值，但您并没有以原子方式进行交换。。。另一个线程在从gcc原子内置返回和将该返回值分配给

b

之间触及了

b

的值。从组装的角度来看，您有如下情况：

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!!)

老实说，如果没有像DCAS或弱负载链接/存储条件这样的硬件操作，或者可能使用像事务性内存（其本身倾向于使用细粒度锁定）这样的其他方法，就无法对两个单独的内存位置进行无锁原子交换

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其次，由于您的函数现在已经编写完毕，如果您希望原子操作同时具有获取和释放语义，那么是的，您必须将其放置在

\uuuu sync\u lock\u release

中，或者必须通过

\uu sync\u synchronize

添加一个完整的内存屏障。否则，它将仅在

\uuuu同步\u锁定\u测试\u和\u集上具有acquire语义。尽管如此，它并没有自动地交换两个独立的内存位置……
看起来只有对
a
的访问才应该是原子的？为什么要重新发明一个轮子？看看@BenVoigt，这篇文章没有给出明确的答案。它用一个全局变量交换参数。我知道写入
b
使它成为一个非原子操作，因此不是线程安全的。然而，我看不到一种安全的方法。这是否意味着指针类型的无锁交换实际上是不可能的？除非硬件支持DCAS或负载链接/存储条件操作之类的操作，该操作相当弱，因此如果对内存有任何访问，或至少对缓存线有内存访问，则会失败，您要交换的两个值位于同一缓存线上
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!!)