c - 如何在不使用 C 中的锁的情况下以原子方式修改结构元素？

Question

我想以原子方式修改结构的某些元素。我当前的实现使用互斥体来保护关键代码，如下所示。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t thread_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

#define ITER    100000

typedef struct global_status {
    int32_t context_delta;
    uint32_t global_access_count;
} global_status_t;

global_status_t g_status;

void *context0(void *ptr)
{
    unsigned int iter = ITER;
    while (iter--) {
        wait_event_from_device0();
        pthread_mutex_lock(&thread_mutex);
        g_status.context_delta++;
        g_status.global_access_count++;
        pthread_mutex_unlock(&thread_mutex);
    }

    return NULL;
}

void *context1(void *ptr)
{
    unsigned int iter = ITER;
    while (iter--) {
        wait_event_from_device1();
        pthread_mutex_lock(&thread_mutex);
        g_status.context_delta--;
        g_status.global_access_count++;
        pthread_mutex_unlock(&thread_mutex);
    }

    return NULL;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    pthread_t tid0, tid1;
    int iret;

    if ((iret = pthread_create(&tid0, NULL, context0, NULL))) {
         fprintf(stderr, "context0 creation error!\n");
         return EXIT_FAILURE;
    }

    if ((iret = pthread_create(&tid1, NULL, context1, NULL))) {
         fprintf(stderr, "context1 creation error!\n");
         return EXIT_FAILURE;
    }

    pthread_join(tid0, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);

    printf("%d, %d\n", g_status.context_delta, g_status.global_access_count);
    return 0;
}

我计划将这段代码移植到一个不支持 posix 的 RTOS 中，我想在不使用互斥锁或禁用/启用中断的情况下以原子方式执行此操作。

我该如何做这个操作？是否可以使用“原子比较和交换功能”(CAS)？

Answer 1

在您的示例中，您似乎有两个线程为不同的设备提供服务。您也许可以使用每个设备结构完全取消锁定。全局将是所有每个设备统计信息的聚合。如果您确实需要锁，您可以使用 CAS、LL/SC 或任何受支持的底层原子结构。