如何在 C/Linux 中实现双重比较和交换？答案

【问题标题】：How to implement double compare and swap in C/Linux?如何在 C/Linux 中实现双重比较和交换？
【发布时间】：2013-08-26 17:06:43
【问题描述】：

我正在阅读"Simple, fast, and practical non-blocking and blocking concurrent queue algorithms" 的论文，我意识到他们假设计算机原子地实现了以下伪代码：

CAS(Q->Tail,tail,<next.ptr,next.count+1>)

其中 Q->Tail 和 tail 是一个指针和一个包含指针和计数器的结构的实例。

我知道 gcc 为 c 中的单字比较和交换提供了几个内置插件。但是，是否可以从 c 中的单个比较和交换（使用 Linux）实现非阻塞原子双重比较和交换？这是实现参考论文伪代码的正确方法吗？

【问题讨论】：

既然我不打算买报纸，那Tail到底是什么？真的是指针加上计数器吗？

标签： c queue nonblocking lock-free

【解决方案1】：

我不知道在两个不同的内存位置上工作的任何 CAS 操作。但是，该论文可能使用指针和计数器的结构作为解决方法，将这两个字段视为更大的类型，因此，原子地更改两者。

假设你有一个包含两个字段的结构，一个指针和一个计数器：指针大小为 4 字节，计数器大小为 4 字节；正确对齐而不填充到 8 字节的结构大小。假设您还有一个处理 8 字节值的 CAS 操作（例如指向 64 位整数的指针）。可以单独准备结构体的值，对结构体整体进行CAS操作，一次改变两个值。

【讨论】：

注：我没有看论文，只是猜测。我可能是错的，也可能有其他我不知道的方法。
DCAS 对两个不同的操作数进行操作，但很少见。 DWCAS(doublewide) 对两个相邻的值进行操作，这相当于您对 CAS 所做的操作，其宽度足以容纳两个较小的值。

【解决方案2】：

Gcc 还提供了双字 CAS 的内置函数，可以使用 __sync_bool_compare_and_swap，如果 sizeof(*Q->Tail) == sizeof(tail) == sizeof(third_arg) == 8。因此，如果您可以在执行 CAS 之前增加“next.count”，那么一切正常。

【讨论】：