Interlocked.Increment 实际上是做什么的？

Question

Interlocked.Increment 似乎是在多线程代码中最常见/简单的操作之一。

我认为该方法的功能是某种模式，任何有线程经验的人都能够复制。

所以基本上我想知道的是，是否有人能够提供一个精确的副本（并解释它的工作原理）来模拟 Interlocked.Increment 方法实际上是在内部执行什么操作？ （我已经寻找了实际方法的源代码，但未能找到）

- Maxim Gershkovich

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我必须说，你的假设是一种模式，并且每个编写多线程代码的人都知道它，这种想法很好，但最终是不正确的。我不得不遗憾地补充一句：）。根据我的经验，许多人认为Interlocked方法奇怪，通常是不必要的，或者更糟糕的是，根本不考虑它们，因为他们不知道Interlocked方法。 - ipavlu

Answer 1

根据Albahari先生的说法，它有两个作用：

• 使操作的原子性为操作系统和虚拟机所知，从而使例如在32位系统上进行的64位值的操作成为原子操作
• 生成full fence，限制对Interlocked变量的重新排序和缓存

请参考链接中的一些示例。

- grzeg

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在x86/64上，在cas之后您不需要额外的fence。通常实现只是一个循环load/increment/cas（在成功的cas时中断）。 - bestsss

Answer 2

我认为这是一个实现细节，但可以通过检查JIT编译的代码来看待它。考虑以下示例。

private static int Value = 42;
public static void Foo() {
   Interlocked.Increment(ref Value);
}

在x86上，它生成以下内容。

lock inc dword <LOCATION>

lock修饰符锁定总线，以防止多个CPU更新相同的数据位置。

在x64上生成的代码为：

lock xadd dword ptr <LOCATION>,eax

- Brian Rasmussen

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你能告诉我为什么在x64上使用“lock xadd”而不是“lock add”的原因吗？ - Nubok

“lock inc dword <location>” 语句如何处理返回值？ - supercat

Answer 3

我会期望它是一个对InterlockedIncrement64 Win32 API调用的封装。

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编辑：我看到这是一个非常简短的回答。稍微扩展一下：复制函数的功能很容易，但无法复制其性能。大多数CPU都有本地指令，可以为您提供原子“交换和添加”指令，因此您希望使用该指令来实现您的函数，并且我预计从C#内部实现该操作的最简单方法是进行win32 API调用。有关此主题的更多背景，请查看this whitepaper。

- vhallac

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Interlocked Win32 APIs已实现为编译器内置函数。 - David Heffernan

@David 对于64位的Windows系统是正确的，但它们也适用于32位的系统。无论如何，Brian的答案已经通过检查JIT输出提供了答案，这表明代码直接发出必要的x86指令。 - vhallac

即使是32位，它们也被实现为编译器内置函数。虽然可以从kernel32中获得导出，但所有最近的编译器都使用内置函数以获得明显的性能提升。 - David Heffernan