Multithreading LWARX和STWCX的x86等效物

我正在寻找LWARX和STWCX的等价物（在PowerPC处理器上可以找到）或在x86平台上实现类似功能的方法。此外，哪里是了解此类信息的最佳地点（例如，用于无锁/无等待编程的好文章/网站/论坛）

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我想我可能需要提供更多细节，因为假设我只是在寻找一个CAS（比较和交换）操作。我想做的是实现一个无锁引用计数系统，它带有智能指针，可以被多个线程访问和更改。我基本上需要一种在x86处理器上实现以下功能的方法

int* IncrementAndRetrieve(int **ptr) { int val; int *pval; do { // fetch the pointer to the value pval = *ptr; // if its NULL, then just return NULL, the smart pointer // will then become NULL as well if(pval == NULL) return NULL; // Grab the reference count val = lwarx(pval); // make sure the pointer we grabbed the value from // is still the same one referred to by 'ptr' if(pval != *ptr) continue; // Increment the reference count via 'stwcx' if any other threads // have done anything that could potentially break then it should // fail and try again } while(!stwcx(pval, val + 1)); return pval; } 整数*递增和递减（整数**ptr） { int-val； int*pval； 做 { //获取指向该值的指针 pval=*ptr； //如果为NULL，则只返回NULL，即智能指针 //然后也将变为空 if（pval==NULL） 返回NULL； //获取引用计数 val=lwarx（pval）； //确保我们从中获取值的指针 //仍然是“ptr”所指的同一个 如果（pval！=*ptr） 继续； //如果有其他线程，则通过“stwcx”增加引用计数 //如果你做了任何有可能破坏它的事情 //失败后再试一次 }而（！stwcx（pval，val+1））； 返回pval； } 我真的需要一些相当准确地模仿LWARX和STWCX的东西来实现这一点（我无法找到一种方法来使用我目前为x86找到的CompareExchange、swap或add函数实现这一点）

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谢谢，x86不像PPC那样直接支持“乐观并发”——相反，x86对并发的支持是基于“锁前缀”，请参阅。（一些所谓的“原子”指令，例如XCHG，实际上是通过内在地断言锁前缀来获得原子性的，不管汇编代码程序员是否真的编写了锁前缀）。从外交角度讲，它不完全是“防炸弹的”（事实上，我可以说，它很容易发生事故；-）。

您可能正在寻找cmpxchg系列指令

您需要在这些操作之前使用一个lock指令来获得等效的行为

快速浏览一下可用的内容

int* IncrementAndRetrieve(int **ptr)
{
  int val;
  int *unpacked;
  do
  {   
    val = *ptr;
    unpacked = unpack(val);

    if(unpacked == NULL)
      return NULL;
    // pointer is on the bottom
  } while(!cas(unpacked, val, val + 1));
  return unpacked;
}

你可能会得到类似的结果：

mov ecx,dword ptr [esp+4]
mov edx,dword ptr [esp+8]
mov eax,dword ptr [esp+12]
lock cmpxchg dword ptr [ecx],edx
ret 12

你应该读

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在回答更新的问题时，您是否希望做类似的事情？如果是这样，请查看该代码和该目录中的文件-它们肯定会让您开始学习。

正如Michael提到的，您可能要查找的是

cmpxchg

指令

需要指出的是，实现这一点的PPC方法称为（LL/SC），而x86体系结构使用（CAS）。LL/SC比CAS具有更强的语义，因为对条件地址处的值的任何更改都将导致存储失败，即使其他更改将该值替换为负载所条件的相同值。另一方面，CAS在这种情况下会成功。这就是众所周知的ABA问题（有关更多信息，请参阅CAS链接）

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如果您需要x86体系结构上更强大的语义，可以使用x86_64下的x86s双宽度比较和交换（DWCAS）指令

cmpxchg8b

，或

cmpxchg16b

来近似实现。这允许您一次以原子方式交换两个连续的“自然大小”单词，而不仅仅是通常的一个。基本思想是两个单词中的一个包含感兴趣的值，另一个包含始终递增的“突变计数”。虽然从技术上讲，这并不能消除这个问题，但变异计数器在两次尝试之间缠绕的可能性非常低，因此对于大多数目的来说，它是一个合理的替代品。

您正在尝试的操作不会按您期望的方式工作。您可以使用InterlockedIncrement函数（Win32函数；程序集：XADD）实现上述功能

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您的代码没有执行您认为它可以执行的操作的原因是，另一个线程仍然可以在第二次读取*ptr和stwcx之间更改值，而不会使stwcx无效。

如果您是64位的，并且限制自己说1tb的堆，则可以将计数器打包到24个未使用的顶部位。如果您有字对齐指针，则底部的5位也可用

int* IncrementAndRetrieve(int **ptr)
{
  int val;
  int *unpacked;
  do
  {   
    val = *ptr;
    unpacked = unpack(val);

    if(unpacked == NULL)
      return NULL;
    // pointer is on the bottom
  } while(!cas(unpacked, val, val + 1));
  return unpacked;
}

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不知道LWARX和STWCX是否会使整个缓存线无效，CAS和DCA会。这意味着，除非你愿意扔掉大量内存（每个独立的“可锁定”指针64字节），否则如果你真的将软件推向压力，你将看不到有多大的改进。到目前为止，我所看到的最好的结果是，人们有意识地对64b进行加密，围绕64b规划他们的结构（打包不会引起争议的东西），将所有东西都集中在64b边界上，并使用显式读写数据屏障。缓存线失效可能需要大约20到100个周期，这使得它成为一个更大的实际性能问题，而不仅仅是锁避免

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此外，您必须计划不同的内存分配策略来管理受控泄漏（如果您可以将代码划分为逻辑“请求处理”-一个请求“泄漏”，然后在最后释放其所有内存块）或datailed分配管理，以便处于争用状态的一个结构永远不会接收由相同结构/集合的元素重新分配的内存（以防止ABA）。其中一些可能非常违反直觉，但要么如此，要么为GC付出代价。

这两个链接非常好（实际上几天前偶然发现了这两个页面），但不幸的是，这不是我想要的（我更新了问题以更好地反映这一点）DCAS看起来几乎正确，除了我需要更改一个单词，只有当指向该单词的指针在执行此操作时没有更改时（这有点令人困惑，希望问题的更新有助于澄清这一点）。我设法找到了解决方法