x86/x86_64 实现
x86 平台上,使用 LOCK XADD
指令来实现原子自增:
#include <iostream>inline int atomic_increment_x86(int* value) {int result;__asm__ __volatile__("lock xaddl %1, %0": "+m"(*value), "=r"(result): "1"(1): "memory");return result + 1;
}
说明
lock xaddl
指令用于原子地将寄存器的值加到内存变量上,并返回原值。+m(*value)
:+m
表示被修改的内存操作数。"1"(1)
: 约束 1 号操作数使用寄存器,并初始化为1
。memory
作为 clobber 说明该指令会修改内存。
ARM(ARMv7)实现
在 ARM(32 位)上,使用 ldrex
和 strex
指令实现原子操作:
#include <iostream>inline int atomic_increment_arm(int* value) {int result, tmp;__asm__ __volatile__("1: ldrex %0, [%2]\n"" add %0, %0, #1\n"" strex %1, %0, [%2]\n"" teq %1, #0\n"" bne 1b\n": "=&r"(result), "=&r"(tmp): "r"(value): "memory", "cc");return result;
}
说明
ldrex
加载值到result
,并设置独占标志。add
执行加 1 操作。strex
试图存回新值到value
,并检查是否成功(如果strex
失败,则循环重试)。teq %1, #0
检测strex
失败标志,不为 0 时回到1:
处重试。
ARM64(AArch64)实现
在 ARM64(64 位)上,可以使用 ldxr
和 stxr
进行原子操作:
#include <iostream>inline int atomic_increment_arm64(int* value) {int result, tmp;__asm__ __volatile__("1: ldxr %w0, [%2]\n"" add %w0, %w0, #1\n"" stxr %w1, %w0, [%2]\n"" cbnz %w1, 1b\n": "=&r"(result), "=&r"(tmp): "r"(value): "memory");return result;
}
说明
ldxr
(load exclusive register)加载value
,并建立独占访问。stxr
(store exclusive register)存储value
,如果失败,则重新加载并重试。cbnz
指令检查stxr
失败标志,不为 0 时回到1:
处重试。
c++封装
#include <iostream>inline int atomic_increment(int* value) {
#if defined(__x86_64__) || defined(__i386__)return atomic_increment_x86(value);
#elif defined(__aarch64__)return atomic_increment_arm64(value);
#elif defined(__arm__)return atomic_increment_arm(value);
#else#error "Unsupported architecture"
#endif
}int main() {int counter = 0;std::cout << "Before: " << counter << std::endl;std::cout << "After: " << atomic_increment(&counter) << std::endl;return 0;
}