原子操作 atomic_t

本文介绍了Linux系统中整型原子操作,重点讲解了atomic_t和atomic64_t类型,用于处理32位和64位整型数据。内容包括位操作函数的工作原理,如如何对指定地址进行位操作,并提供了搜索置位或未置位位号的函数。

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1. atomic_t 定义及其原因:
内核定义了atomic_t 数据类型,作为对 整数计数器的原子操作的基础。
typedef struct {
	int counter;
} atomic_t;
这里引入了一个特殊的数据类型,而不是直接使用int类型,原因如下:
a. 让原子操作函数只接收 atomic_t 类型的操作数,可以确保原子操作只与这种特殊类型数据一起使用,进而保证了该类型数据不会被传递给其他非原子操作函数。
如果对一个数据,一会采用原子操作,一会又不用原子操作,这没什么好处。
b. 使用 atomic_t 类型确保编译器不对相应的值进行访问优化,这使得原子操作最终接收到正确的内存地址,而不是一个别名。
c. 最后,在不同体系结构上实现原子操作时,使用 atomic_t 可以屏蔽各类体系结构的差异。


原子本意就是不可分割的微粒,所以原子操作就是不可的指令;也就是指在执行过程中不会被别的代码所中断的操作。
各个CPU平台有各自的原子操作实现方式,基本都是通过汇编实现的。

内核提供
`atomic_t` 是 Linux 内核中用于保证操作原子性的一种数据类型。它主要用于实现无锁、原子性的整数操作,确保在多处理器环境下的线程安全。`atomic_t` 类型的操作通常是通过内联汇编或内核提供的原子操作接口实现的,这些操作保证了在执行过程中不会被中断。 以下是一些 `atomic_t` 的基本使用示例: 1. 初始化 `atomic_t` 变量: ```c atomic_t atomic_var; atomic_set(&atomic_var, 0); // 设置atomic_var的值为0 ``` 2. 原子性地增加 `atomic_t` 变量的值: ```c atomic_inc(&atomic_var); // 原子性地将atomic_var的值加1 ``` 3. 原子性地减少 `atomic_t` 变量的值: ```c atomic_dec(&atomic_var); // 原子性地将atomic_var的值减1 ``` 4. 原子性地添加一个给定的值到 `atomic_t` 变量: ```c atomic_add(5, &atomic_var); // 原子性地将atomic_var的值加5 ``` 5. 原子性地读取 `atomic_t` 变量的值: ```c int val = atomic_read(&atomic_var); ``` 6. 检查 `atomic_t` 变量的值,并在满足条件时减少它: ```c if (atomic_dec_and_test(&atomic_var)) { // 如果atomic_var的值在减1后为0,则执行此代码块 } ``` 7. 如果需要进行其他比较操作,可以使用如 `atomic_sub_and_test` 或 `atomic_add_negative` 等函数。 使用 `atomic_t` 的注意事项: - 只能使用内核提供的原子操作函数对 `atomic_t` 变量进行操作。 - 不要直接对 `atomic_t` 类型的变量进行普通的整数操作,否则可能会破坏原子性。 - 大多数的原子操作都返回一个值,这个值通常用于测试操作结果。
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