Windows多執行緒程式設計（7）原子操作

今天介紹一種低層次的多執行緒同步機制--原子操作（atomic operation）。原子操作保證同一時間只能有乙個執行緒對某個變數進行操作。通常一條c/c++語句對應多個彙編指令，而處理器的中斷可能發生在任意一條彙編指令處。因此，當乙個執行緒訪問某個變數時，可能會有另乙個執行緒也在訪問，這就造成了資料的不一致。

下面給出乙個例子。

#include #include dword winapi threadfunc(lpvoid p);
int num = 0;
int main(int argc, char **argv)
waitformultipleobjects(n, hthreadarray, true, infinite);
for (int i = 0; i < n; i++)
std::cout << "num = " << num << std::endl;
}return 0;} 
dword winapi threadfunc(lpvoid p)

上面的程式每次啟動20個子執行緒，每個子執行緒對全域性變數num加1。模擬100次，程式執行結果並不總是20。這是因為threadfunc中的num++和num--操作不是原子操作，在執行的過程中發生了中斷。

下面是我的計算機的執行結果。

為了實現變數操作的同步，windows提供了一系列原子操作函式。下面詳細介紹這些函式。

1. interlockedincrement：指定的long型變數增加1

winbaseapi
long
winapi
interlockedincrement (
__inout long volatile *lpaddend
);

lpaddend：指向自增變數的指標。

返回值：返回自增後的值。

long定義在標頭檔案winnt.h中，如下所示。

#ifndef void
#define void void
typedef char char;
typedef short short;
typedef long long;
#if !defined(midl_pass)
typedef int int;
#endif
#endif

2. interlockeddecrement：指定的long型變數減少1

winbaseapi
long
winapi
interlockeddecrement (
__inout long volatile *lpaddend
);

lpaddend：指向自減變數的指標。

返回值：返回自減後的值。

3. interlockedexchange：對乙個long型變數賦值。

winbaseapi
long
winapi
interlockedexchange (
__inout long volatile *target,
__in long value
);

target

：指向賦值變數的指標。

value

：賦給target指向變數的值。

返回值

：返回未賦值之前target指向的變數的值。

當我們需要對指標賦值時，可以用interlockedexchangepointer函式。它其實是乙個基於interlockedexchange函式的巨集。這是因為對於32位程式，指標就是乙個long型的變數。

#define interlockedexchangepointer(target, value) \
(pvoid)interlockedexchange((plong)(target), (long)(value))

4. interlockedexchangeadd：對乙個long型變數做加法運算。

winbaseapi
long
winapi
interlockedexchangeadd (
__inout long volatile *addend,
__in long value
);

addend：指向long型變數的指標。

value：加數。執行後，*addend += value。

返回值：返回未做加法之前，addend指向的變數的值。

5. interlockedcompareexchange：比較賦值函式。

winbaseapi long winapi interlockedcompareexchange ( __inout long volatile *destination, __in long exchange, __in long comperand

);

如果 *destination == comperand，*destination = exchange；否則，不執行任何操作。

返回值：*destination未修改之前的值。

對於高版本的windows，還定義了longlong型別的interlockedcompareexchange64函式，如下所示。

#if (_win32_winnt >= 0x0502)
winbaseapi
longlong
winapi
interlockedcompareexchange64 (
__inout longlong volatile *destination,
__in longlong exchange,
__in longlong comperand
);#endif

然後基於該函式，又定義了3個位運算函式（and，or，xor）和上述１～４個函式的longlong型別的版本。我們僅以and函式位列，列出**。

forceinline
longlong
interlockedand64 (
__inout longlong volatile *destination,
__in longlong value
)while (interlockedcompareexchange64(destination,
old & value,
old) != old);
return old;
}

最後，當我們使用c++語言的時候，windows對以上函式進行了過載，從而支援其它型別的變數。我們僅以interlockedincrement函式為例，列出在winbase.h檔案中的相關**。

#if defined(__cplusplus) /* 
forceinline
unsigned long
interlockedincrement(
__inout __drv_interlocked unsigned long volatile *addend
)

原文：

Windows多執行緒程式設計（7）原子操作

windows多執行緒程式設計之原子操作

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