原子操作库

内存模型

与标准库一样，XWOS的原子操作分为6种内存模型：

xwaop_mo_relaxed

松散序，不作任何内存屏障操作。

xwaop_mo_consume

消费序，会在读操作之间增加 Data dependency barrier 。 这个屏障并不常见，对于常见的x86/ARM都是自动处理 Data dependency barrier 的。 据作者所知，目前只有Alpha架构的CPU需要程序员关注 Data dependency barrier 。 Rust语言干脆连这个内存序都不提供。

xwaop_mo_acquire

获得序，常常与配合读一起使用，形成 load-acquire 。

xwaop_mo_release

释放序，常常与配合写一起使用，形成 store-release 。

xwaop_mo_acq_rel

获得释放序，加载时是 acquire 的，回写时是 release 的。通常用于 读-改-回写 这种原子操作。

xwaop_mo_seq_cst

一致序，表明CPU对内存的访问顺序是严格按照程序代码（编译后的）的顺序所进行的。这在期刊文献中被称为 Sequential Consistency 。

原子操作

XWOS提供了原子操作模板库， 基本类型 中定义的各种 基本类型 都可使用原子操作。 XWOS的原子操作库，可以与标准库 <stdatomic.h> 中的原子操作混合使用。

原子操作函数模板包括：

• 读
  • xwaop_load() ：加载
    • 可以指定6种内存序
  • xwaop_read() ：读
    • 内存序： xwaop_mo_acquire
• 写
  • xwaop_store() ：存储
    • 可以指定6种内存序
  • xwaop_write() ：写
    • 内存序： xwaop_mo_release
• 读-改-写
  • 基本运算
    • xwaop_add() ：加
    • xwaop_sub() ：减
    • xwaop_rsb() ：反向减法
    • 内存序： xwaop_mo_acq_rel
  • 位运算
    • xwaop_and() ：与
    • xwaop_or() ：或
    • xwaop_xor() ：异或
    • 内存序： xwaop_mo_acq_rel
  • 位操作
    • xwaop_s1m() ：将数据掩码部分的位全部置1
    • xwaop_c0m() ：将数据掩码部分的位全部清0
    • xwaop_x1m() ：将数据掩码部分的位全部翻转
    • 内存序： xwaop_mo_acq_rel
• 读-测试-改-写
  • 所有名称匹配正则表达式 xwaop_t.+_then_.+ 的函数
    • 分为两种情况
      • 测试成功，继续执行“改-写”操作，此时内存序为 xwaop_mo_acq_rel
      • 测试失败，相当于读操作，此时内存序为 xwaop_mo_consume

所有原子操作函数的第一个参数均为 基本类型 ，第二个参数是原子数据的指针，例如：

xwer_t rc;
xwsq_a refcnt = v;
xwsq_t nv, ov;

/*
 * 测试refcnt是否为0：
 * + ture: refcnt增加1，nv返回refcnt增加以后的新值，ov返回refcnt增加以前的旧值，
 *         内存序：acq_rel，rc为返回值XWOK；
 * + false: nv与ov都返回refcnt的值，内存序：consume，rc为返回值-EACCES；
 */
rc = xwaop_teq_then_add(xwsq_t, &refcnt, 0, 1, &nv, &ov);

位图原子操作

位图（ xwbmp_t 数组）可进行原子操作，XWOS提供了基本函数库：

• 声明
  • xwbmpaop_define() ：声明原子位图
• 读
  • xwbmpaop_t1i() ：测试位图中的某位是否被置1
  • 内存序： consume
• 写
  • xwbmpaop_s1all() ：将位图所有位置1
  • xwbmpaop_c0all() ：将位图所有位清0
  • 内存序： acq_rel
• 读-改-写
  • xwbmpaop_s1i() ：将位图中某位置1
  • xwbmpaop_c1i() ：将位图中某位清0
  • xwbmpaop_x1i() ：将位图中某位翻转
  • 内存序： acq_rel
• 读-测试-改-写
  • 所有名字匹配正则表达式 xwbmpaop_.+_then_.+ 的函数
    • xwbmpaop_t0i_then_s1i() ：测试位图中某位是否为0，如果是，就将它置1
    • xwbmpaop_t1i_then_c0i() ：测试位图中某位是否为1，如果是，就将它清0
    • xwbmpaop_fls_then_c0i() ：从最高位起查找位图中第一个为1的位并将它清0
    • xwbmpaop_flz_then_s1i() ：从最高位起查找位图中第一个为0的位并将它置1
    • xwbmpaop_ffs_then_c0i() ：从最低位起查找位图中第一个为1的位并将它清0
    • xwbmpaop_ffz_then_s1i() ：从最低位起查找位图中第一个为0的位并将它置1
    • 分为两种情况
      • 测试成功，继续执行“改-写”操作，此时内存序为 xwaop_mo_acq_rel
      • 测试失败，相当于读操作，此时内存序为 xwaop_mo_consume

API参考

• 原子操作

  • 头文件 <xwos/lib/xwaop.h>

• 位图原子操作

  • 头文件 <xwos/lib/xwbmpaop.h>