Silberschatz 原子增量澄清答案

【问题标题】：Silberschatz atomic increment clarificationSilberschatz 原子增量澄清
【发布时间】：2020-11-17 16:18:49
【问题描述】：

比较和交换函数的Silberschatz实现如下

int compare_and_swap(int *value, int expected, int new_value) {
    int temp = *value;
    if (*value == expected)
        *value = new_value;
    return temp;
}

可以用来实现原子增量函数

void increment(atomic_int *v)
{
    int temp;
    do {
        temp = *v;
    }
    while (temp != compare_and_swap(v, temp, temp+1));
}

我的问题是：在什么情况下 do-while 条件为真以触发第二个循环，从而触发第二个 compare_and_swap 调用？

据我了解，compare_and_swapalways 返回旧的v，但在调用它之前，temp 值已使用v 值初始化，因此compare_and_swap 首先返回temp，并且条件比失败导致退出循环。

我错过了什么吗？

【问题讨论】：

标签： c concurrency atomic compare-and-swap

【解决方案1】：

在increment函数实现中，如果增量操作成功，do-while循环的测试条件将失败。

因此，您对compare_and_swap 函数总是返回相同变量的理解是绝对正确的，因为函数执行时没有任何中断。

但是当多个线程试图访问同一个变量时，情况可能并非如此。在这些情况下，我们得到了 do-while 循环的测试条件为真，因此尝试在第二个循环中增加变量，依此类推。

例如：假设有两个线程写入同一个变量v=0。第一个线程正在执行increment 函数，并在指令temp = *v; 之后被中断。在此之后，第二个线程被赋予控制权并完成增量函数，之后只有控制权返回给线程1。

所以，在这种情况下，当控件返回时，变量的状态如下：

v = 1 \\ Got incremented after the thread-2 execution completed
temp = 0 \\ Was set before thread-1 was interrupted

所以现在，当 while 测试条件执行时，compare_and_swap 返回 1，但 temp 为 0。因此测试失败并重新执行循环体。

【讨论】：