[Muduo网络库源码分析] (1) base/Atomic.h_原子操作与原子整数

原子操作与原子整数

前言：

C/C++中数值操作，如自加(n++)自减(n–-)及赋值(n=2)操作都不是原子操作，如果是多线程程序需要使用全局计数器，程序就需要使用锁或者互斥量，对于较高并发的程序，会造成一定的性能瓶颈。
为了提高赋值操作的效率，gcc提供了一组api，通过汇编级别的代码来保证赋值类操作的原子性，相对于涉及到操作系统系统调用和应用层同步的锁和互斥量，这组api的效率要高很多。

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类名：muduo::detail::AtomicIntegerT

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功能：实现对数据类型的原子操作

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知识点：

• volatile关键字
  多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile，其可以防止优化编译器把变量从内存装入CPU寄存器中，避免线程一个使用内存中的变量，一个使用寄存器中的变量，这会造成程序的错误执行

• GCC提供的原子操作

用途：

可用于多线程编程中共享标志的使用，也可用于其他原子操作
1) 中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile； 
2) 多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile； 
3) 存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义；

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源码及注释

// Use of this source code is governed by a BSD-style license
// that can be found in the License file.
//
// Author: Shuo Chen (chenshuo at chenshuo dot com)

#ifndef MUDUO_BASE_ATOMIC_H
#define MUDUO_BASE_ATOMIC_H

#include 
#include 

//提供原子操作


namespace muduo
{

namespace detail
{
template
class AtomicIntegerT : boost::noncopyable
{
 public:
  //构造函数，初始化value
  AtomicIntegerT()
    : value_(0)
  {
  }
  //作者给了复制构造函数的原型
  // uncomment if you need copying and assignment
  //
  // AtomicIntegerT(const AtomicIntegerT& that)
  //   : value_(that.get())
  // {}
  //
  // AtomicIntegerT& operator=(const AtomicIntegerT& that)
  // {
  //   getAndSet(that.get());
  //   return *this;
  // }
  //

  //{ if (*ptr == oldval) { *ptr = newval; } return oldval; }
  //返回0
  T get()
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_load_n(&value_, __ATOMIC_SEQ_CST)
    return __sync_val_compare_and_swap(&value_, 0, 0);
  }

  //返回value更新前的值，即返回value
  T getAndAdd(T x)
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_fetch_add(&value_, x, __ATOMIC_SEQ_CST)
    return __sync_fetch_and_add(&value_, x);
  }

  //value 加 x
  T addAndGet(T x)
  {
    return getAndAdd(x) + x;
  }
  //value 加 1
  T incrementAndGet()
  {
    return addAndGet(1);
  }
  //value 减 1
  T decrementAndGet()
  {
    return addAndGet(-1);
  }
  //value 加 x
  void add(T x)
  {
    getAndAdd(x);
  }
  //value 加 1
  void increment()
  {
    incrementAndGet();
  }
  //value 加 1
  void decrement()
  {
    decrementAndGet();
  }

  //将value设置为newValie，返回操作前value的值 
  T getAndSet(T newValue)
  {
    // in gcc >= 4.7: __atomic_exchange_n(&value, newValue, __ATOMIC_SEQ_CST)
    return __sync_lock_test_and_set(&value_, newValue);
  }

 private:
  volatile T value_;
};
}

typedef detail::AtomicIntegerT AtomicInt32;//声明32位整数
typedef detail::AtomicIntegerT AtomicInt64;//声明64位整数
}

#endif  // MUDUO_BASE_ATOMIC_H