有原子的 |= 操作吗？

Question

有没有原子性的|=或者原子或操作？如果没有，那么在需要线程安全的变量中设置位的推荐技术是什么？（我避免使用锁）

- user34537

Answer 1

在C++03中没有这样的东西，但是您可以使用供应商特定的功能。例如，在Windows上可以使用InterlockedOr。在C++0x中，您可以使用atomic_fetch_or。

请注意，原子操作也需要锁定，尽管它在硬件级别上仍然很昂贵。

- Yakov Galka

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请注意，并非所有原子操作都需要锁定。有一些非阻塞原子算法可供使用。 - M Platvoet

@M：根据定义，原子操作需要锁定。执行操作的CPU核心在操作期间锁定内存总线，因此其他CPU无法访问内存。另外，并不存在所谓的“原子算法”，所以您可能不知道自己在说什么。抱歉。 - Yakov Galka

@M：当我在上面说“锁定”时，我指的是硬件级别的锁定，而不是互斥锁。 - Yakov Galka

@ybungalobill：虽然从技术上讲是正确的，但大多数架构在技术上确实会锁定主总线，无锁并不意味着“不做任何锁定操作”。在其适当的用法中，“无锁”表示在有限的时间内，至少有一个线程会取得进展。互斥锁不能保证这一点：如果一个线程获取了锁，一个精神病调度程序可能会选择只运行被阻塞的线程，导致没有进展。在“锁定内存总线”的情况下，处理器没有提供暂停锁定线程而不释放总线的方法，因此它符合“无锁”的定义。 - Cort Ammon

@CortAmmon：你说的都是对的，但我不明白它与本题有什么关系。我在谈论硬件级别的锁定（Windows API 的名称“interlocked-op”不是偶然的），而不是无锁算法（我猜这就是 M Platvoet 所说的）。 - Yakov Galka

Answer 2

您可以使用原子比较和交换（CAS）来实现几乎任何操作的原子版本，它在您可能需要的任何地方都可以使用。

- Alan Stokes

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嗯，这实际上适用于我需要实现的任何操作符。好主意。 - user34537

我想知道为什么“CAS”被称为“比较和交换”，而不是“比较和存储”，考虑到前者的名称听起来像“比较-交换”——这是CAS不能总是模拟而不会发生活锁的操作——而后者的名称描述了它的功能？ - supercat

@supercat 因为，至少传统上它会返回最初读取的值？比较和设置更接近你想要的意思，使用相同的缩写以最大化混淆。 - Alan Stokes

@AlanStokes：许多关于CAS的描述都将其描述为具有通过-失败返回值（与compare-exchange不同，后者在失败的情况下返回观察到的值）。在CAS是通过-失败的硬件上，如果另一个处理器交替设置变量的期望值和其他值，则尝试合成compare-exchange可能会导致活锁。compare-exchange代码将读取变量，看到它与期望值匹配，尝试条件存储，观察到失败，重新读取变量，看到旧值，重试条件存储，以此类推。 - supercat

实际上，这样的活锁不太可能持续很长时间，但如果CAS失败并且调用代码只对通过-失败指示感兴趣，则CAS例程没有理由花费额外的精力尝试找到CAS失败时变量可能保存的内容。 - supercat

Answer 3

请看_InterlockedOr内置函数，它是目前最快的。

- user541686

Answer 4

在当前的C++标准中，没有这样的功能 - 但是在C++11中将会有，该版本可能会在秋季发布。请参见：http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2002/n1401.pdf

我不确定是否已经有编译器支持即将推出的C++标准的新线程工具的部分功能。否则，您需要使用解决方法（例如Boost）。

- Markus Pilman