muduo库的AtomicIntegerT剖析

首先来说为什么需要原子操作？

最最典型的例子：x++

我们知道它有三个步骤，1.从内存中读x的值到寄存器中        2.对寄存器加1       3.再把新值写回x所处的内存地址

假设x的初始值为0，我们使用两个线程对x++，我们期待x的值为3，但实际上可能为2。

原因是有可能多个处理器同时从各自的缓存中读取变量i，分别进行加一操作，然后分别写入系统内存当中。那么想要保证读改写共享变量的操作是原子的，就必须保证CPU1读改写共享变量的时候，CPU2不能操作缓存了该共享变量内存地址的缓存。

要想安全得到正确的答案：1.使用互斥锁，但是多个线程访问势必出现锁竞争，锁竞争性能杀手之一，不推荐

    2.使用原子性操作，这就是本文的核心，原子性，就是不可再分，把三个过程作为一个整体。

首先我们来看一写gcc自带的原子操作：

1.原子自增操作 ：

type __sync_fetch_and_add(type *ptr, type value)

原子性的让*ptr+value

2.原子比较和交换（设置）操作

type __sync_val_compare_and_swqp(type *ptr, type oldval, type newval)   //先判定*ptr是否和oldval相等，如果相等设置为newval

bool __sync_bool_compare_and_swap(type *ptr, type oldval, type newval)

3.原子赋值操作

type __sync_lock_test_and_set(type *ptr, type value)

相当于*ptr=value

使用这些原子操作，编译的时候需要加-march=cpu-type

我们来看一下muduo库的AtomicIntegerT类的接口：

源码分析如下：

#ifndef MUDUO_BASE_ATOMIC_H#define MUDUO_BASE_ATOMIC_H#include <boost/noncopyable.hpp>#include <stdint.h>namespace muduo{namespace detail{template<typename T>class AtomicIntegerT : boost::noncopyable{ public:  AtomicIntegerT()    : value_(0)  {  }  // uncomment if you need copying and assignment  //  // AtomicIntegerT(const AtomicIntegerT& that)  //   : value_(that.get())  // {}  //  // AtomicIntegerT& operator=(const AtomicIntegerT& that)  // {  //   getAndSet(that.get());  //   return *this;  // }  T get()    //返回value_的值，如果value_=0，把它和0交换。  {    // in gcc >= 4.7: __atomic_load_n(&value_, __ATOMIC_SEQ_CST)    return __sync_val_compare_and_swap(&value_, 0, 0);  }  T getAndAdd(T x)    //先获取没有修改的value_的值，再给value_+x  {    // in gcc >= 4.7: __atomic_fetch_add(&value_, x, __ATOMIC_SEQ_CST)    return __sync_fetch_and_add(&value_, x);  }  T addAndGet(T x)    //先加，后获取，get_and_add + x相当于先加后获取  {    return getAndAdd(x) + x;  }  T incrementAndGet()    //先加1后获取  {    return addAndGet(1);  }  T decrementAndGet()  //先减1后获取  {    return addAndGet(-1);  }  void add(T x)   //加x，无返回值  {    getAndAdd(x);  }  void increment()    //自加1，无返回值  {    incrementAndGet();  }  void decrement()   //自减1，无返回值  {    decrementAndGet();  }  T getAndSet(T newValue)   //先get然后设置为新的值  {    // in gcc >= 4.7: __atomic_store_n(&value, newValue, __ATOMIC_SEQ_CST)    return __sync_lock_test_and_set(&value_, newValue);  } private:  volatile T value_;   //使用volatile修饰，避免编译器优化。};}typedef detail::AtomicIntegerT<int32_t> AtomicInt32;typedef detail::AtomicIntegerT<int64_t> AtomicInt64;}#endif  // MUDUO_BASE_ATOMIC_H

利用原子性操作还可以实现无锁队列，可以参考这篇文章http://coolshell.cn/articles/8239.html