c++ - 使用原子指令实现 C++ 锁？

Question

前几天我在一个网站上看到一个问题，起初我认为答案很简单，但后来我觉得不是。

如何使用原子指令实现锁？比较和交换是原子检查某物值(value)的标准方法，但它旨在用于无锁设计，因此我感到困惑....

Answer 1

当您说“使用原子指令的锁”时，您可能指的是自旋锁。

自旋锁只是一个具有两个值的原子整数(或 bool 值):LOCKED 和 UNLOCKED。锁定函数在 while 循环中进行原子比较和交换，直到它成功地将值从 UNLOCKED 修改为 LOCKED，此时该线程拥有锁。 unlock 函数只是将 atomic 的值重置为 UNLOCKED。

class spin_lock
{
    constexpr int UNLOCKED = 0;
    constexpr int LOCKED = 1;

    std::atomic<int> m_value = 0;

public:
    void lock()
    {
        while (true)
        {
            int expected = UNLOCKED;
            if (m_value.compare_exchange_strong(expected, LOCKED))
                break;
        }
    }

    void unlock()
    {
        m_value.store(UNLOCKED);
    }
};

说原子比较和交换指令用于无锁设计也是不正确的；它们对于所有形式的同步都非常重要。