UNIX Portable Atomic Operations

Question

Существует ли (POSIX-) переносимый способ в C для операций с атомарными переменными, аналогичный переносимому потоку с pthread?

Атомарные операции - это такие операции, как «приращение и получение», которые выполняются атомарно, что означает, что никакое переключение контекста не может мешать операции. В пространстве ядра Linux мы должны иметь тип atomic_t , в Java - пакет java.util.concurrent.atomic .

В Linux файл atomic.h обеспечивает атомарные операции, но включение зависит от платформы, например, #include <asm-x86_64/atomic.h> и он недоступен в Mac OS X аналогичным образом.

Answer 1

Для тех, кто сталкивается с этим в будущем, атомные атомы C11 - лучший способ сделать это сейчас - я думаю, они будут включены в GCC 4.9.

Answer 2

Начиная с C11 имеется необязательная Атомная библиотека , которая обеспечивает атомарные операции. Это переносимо на любую платформу с компилятором C11 (например, gcc-4.9) с этой дополнительной функцией.

Наличие атома можно проверить с помощью __STDC_NO_ATOMICS__ и наличие <stdatomic.h>

atomic.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#ifndef __STDC_NO_ATOMICS__
#include <stdatomic.h>
#endif

int main(int argc, char**argv) {
    _Atomic int a;
    atomic_init(&a, 42);
    atomic_store(&a, 5);
    int b = atomic_load(&a);
    printf("b = %i\n", b);

    return EXIT_SUCCESS;
}

Вызовы компилятора

clang -std=c11 atomic.c
gcc -std=c11 atomic.c

Answer 3

Поскольку вы запросили OS X:

(и поскольку в этой теме была поднята кросс-платформенность)

OS X имеет функции OSAtomicAdd32 () и друзей. Они объявлены в "/usr/include/libkern/OSAtomic.h". См. Руководство по программированию Threading , раздел «Использование атомарных операций».

А для Windows есть InterlockedIncrement () и друзья (см. MSDN).

Вместе со встроенными gcc __ sync_fetch_and_add () и друзьями (было связано выше) вы должны что-то для каждой основной настольной платформы.

Обратите внимание, что я еще не использовал их самостоятельно, но, возможно, сделаю это в ближайшие дни.

Answer 4

Нет, POSIX не определяет любые переносимые операции без блокировки / атомарные операции. Вот почему у них есть нитки.

Вам либо придется использовать нестандартные способы, либо использовать ptrheads для переносимости.

Answer 5

C11 атомный минимальный пример выполнения

С добавлением потоков в glibc 2.28 мы можем выполнять как атомарность, так и создание потоков в чистом C11.

Пример из: https://en.cppreference.com/w/c/language/atomic

main.c

#include <stdio.h>
#include <threads.h>
#include <stdatomic.h>

atomic_int acnt;
int cnt;

int f(void* thr_data)
{
    for(int n = 0; n < 1000; ++n) {
        ++cnt;
        ++acnt;
        // for this example, relaxed memory order is sufficient, e.g.
        // atomic_fetch_add_explicit(&acnt, 1, memory_order_relaxed);
    }
    return 0;
}

int main(void)
{
    thrd_t thr[10];
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_create(&thr[n], f, NULL);
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_join(thr[n], NULL);

    printf("The atomic counter is %u\n", acnt);
    printf("The non-atomic counter is %u\n", cnt);
}

Скомпилируйте и запустите:

gcc -std=c11 main.c -pthread
./a.out

Возможный вывод:

The atomic counter is 10000
The non-atomic counter is 8644

Скорее всего, неатомарный счетчик будет меньше атомного из-за быстрого доступа через потоки к неатомарной переменной.

Пример pthreads можно найти по адресу: Как запустить потоки в простом C?

Протестировано в Ubuntu 18.04 (glibc 2.27) путем компиляции glibc из исходного кода: Несколько библиотек glibc на одном хосте В Ubuntu 18.10 есть glibc 2.28, поэтому все должно работать там.

Answer 6

Я не думаю, что есть.

Одним из способов ее решения, конечно же, разрешением лицензий, было бы копирование соответствующих реализаций для каждой архитектуры, например, с. пространство ядра Linux. Я не очень внимательно следил за эволюцией этих примитивов, но думаю, что они действительно являются примитивами, то есть не зависят от других сервисов или API в ядре.

Answer 7

AFAIK нет кроссплатформенных способов выполнения атомарных операций. Там может быть библиотека, но я не знаю. Хотя это не так сложно, чтобы кататься самостоятельно.