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gcc中的原子计数器

gcc c++

hookenz · 技术社区 · 14 年前

我必须有一点时间,因为这应该很容易,但我似乎无法让它正常工作。

在GCC中实现原子计数器的正确方法是什么?

i、我想要一个从0到4的计数器,并且是线程安全的。

我在做这件事(这是进一步包装在一个类中,但不是在这里)

static volatile int _count = 0;
const int limit = 4;

int get_count(){
  // Create a local copy of diskid
  int save_count = __sync_fetch_and_add(&_count, 1);
  if (save_count >= limit){
      __sync_fetch_and_and(&_count, 0); // Set it back to zero
  }
  return save_count;
}

但它是从1到1-4(包括1-4),然后大约为零。
应该是0-3。通常我会和一个mod操作员做一个计数器,但我不会知道如何安全地做到这一点。

也许这个版本更好。你能看出它有什么问题吗更好的解决方案。

int get_count(){
   // Create a local copy of diskid
   int save_count = _count;
   if (save_count >= limit){
      __sync_fetch_and_and(&_count, 0); // Set it back to zero
      return 0;
   }

   return save_count;
 }

实际上,我应该指出,每个线程获得不同的值并不是绝对重要的。如果两个线程碰巧同时读取相同的值,那就不成问题了。但任何时候都不能超过限额。

4 回复 | 直到 14 年前

Fabian Giesen 14 年前

你的代码不是原子的 get_count 甚至不增加计数器值)!

说 count 在开始时是3,两个线程同时调用 获取计数 . 其中一个先完成原子加法,然后递增 计数 到4。如果第二个线程足够快,它可以将其增量为 5 在第一个线程将其重置为零之前。

另外,在你的环绕处理中,你重置了 计数 到0但不是 save_count . 这显然不是我们想要的。

如果 limit 是2的幂。永远不要自己做减量,只要用

return (unsigned) __sync_fetch_and_add(&count, 1) % (unsigned) limit;

或者

return __sync_fetch_and_add(&count, 1) & (limit - 1);

每次调用只执行一个原子操作,既安全又非常便宜。对于一般限制,您仍然可以使用 % ,但如果计数器溢出,则会中断序列。您可以尝试使用64位值(如果您的平台支持64位原子),希望它永远不会溢出;但这是一个坏主意。正确的方法是使用原子比较交换操作。你这样做:

int old_count, new_count;
do {
  old_count = count;
  new_count = old_count + 1;
  if (new_count >= limit) new_count = 0; // or use %
} while (!__sync_bool_compare_and_swap(&count, old_count, new_count));

这种方法也适用于更复杂的序列和更新操作。

这就是说,这种类型的无锁操作很难正确,在某种程度上依赖于未定义的行为(所有当前编译器都是正确的,但是在C++ 0x实际上有一个定义良好的内存模型之前没有C/C++标准),并且很容易被破解。我建议使用一个简单的互斥/锁,除非您分析了它并发现它是一个瓶颈。

Ben Voigt 14 年前

你很幸运,因为你想要的范围正好能容纳2位。

简单的解决方法:让volatile变量永远递增。但是在你读了之后,用最下面的两位( val & 3 ). 普雷斯托,0-3的原子计数器。

R.. GitHub STOP HELPING ICE 14 年前

在纯C中创建任何原子都是不可能的,即使 volatile . 你需要高潮。C1x将有特殊的原子类型,但在那之前,你必须使用asm。

VoteyDisciple 14 年前

你有两个问题。

__sync_fetch_and_add 将返回 以前的 值(即在添加一个之前)。所以在这一步 _count 变成3,你的本地人 save_count 变数又回来了 2 . 所以你必须增加 _计数 高达 4 在它回来之前 3 .

但即便如此,你还是特别希望 >= 4 重新设置为0之前。如果你只想得到高达三倍的上限,那么这只是一个使用错误上限的问题。