没有atomic.h后如何在linux实现原子操作

2011-09-06更新

需要使用atomic_add_return函数，发现编译时找不到该函数的入口，阅读iatomic.h后发现在I386和X86_64平台下，不支持带有return后缀函数，例如atomic_sub_return，atomic_inc_return等，但支持test后缀函数，如atomic_sub_and_test等。

在其它平台，如powerpc、mips、arm下支持全系列的原子操作。真不知设计这个头文件的人是怎么想的。


2010-12-30更新

/usr/include/alsa/iatomic.h，也能实现原子操作，使用的时候#include<alsa/iatomic.h>就可以了，原有的atomic系列函数这里都有，包括atomic_read、atomic_set、atomic_inc、atomic_add、atomic_sub，但是该函数在RedHat(RHEL)6.0以上版本也被取消了。

只支持32位数据的原子操作。

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在Linux2.6.18之后，删除了<asm/atomic.h>和<asm/bitops.h>，GCC提供了内置的原子操作函数，更适合用户态的程序使用。现在atomic.h在内核头文件中，不在gcc默认搜索路径下，即使像下面这样强行指定路径，还是会出现编译错误。

#include</usr/src/linux-headers-2.6.27-7/include/asm-x86/atomic.h>

gcc从4.1.0提供了__sync_*系列的built-in函数，用于提供加减和逻辑运算的原子操作，我是传送门。

可以对1,2,4或8字节长度的数值类型或指针进行原子操作，其声明如下

type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value, ...)
type __sync_fetch_and_sub (type *ptr, type value, ...)
type __sync_fetch_and_or (type *ptr, type value, ...)
type __sync_fetch_and_and (type *ptr, type value, ...)
type __sync_fetch_and_xor (type *ptr, type value, ...)
type __sync_fetch_and_nand (type *ptr, type value, ...)
{ tmp = *ptr; *ptr op= value; return tmp; }
{ tmp = *ptr; *ptr = ~tmp & value; return tmp; }   // nand

type __sync_add_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
type __sync_sub_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
type __sync_or_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
type __sync_and_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
type __sync_xor_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
type __sync_nand_and_fetch (type *ptr, type value, ...)
{ *ptr op= value; return *ptr; }
{ *ptr = ~*ptr & value; return *ptr; }   // nand

这两组函数的区别在于第一组返回更新前的值，第二组返回更新后的值，下面的示例引自这里。

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

static int count = 0;

void *test_func(void *arg)
{
int i=0;
for(i=0;i<20000;++i){
__sync_fetch_and_add(&count,1);
}
return NULL;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
pthread_t id[20];
int i = 0;

for(i=0;i<20;++i){
pthread_create(&id[i],NULL,test_func,NULL);
}

for(i=0;i<20;++i){
pthread_join(id[i],NULL);
}

printf("%d/n",count);
return 0;
}

对于使用atomic.h的老代码，可以通过宏定义的方式，移植到高内核版本的linux系统上，例如

#define atomic_inc(x) __sync_add_and_fetch((x),1)
#define atomic_dec(x) __sync_sub_and_fetch((x),1)
#define atomic_add(x,y)	__sync_add_and_fetch((x),(y))
#define atomic_sub(x,y)	__sync_sub_and_fetch((x),(y))