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アトミックアセンブリ命令「bts」を使用してCでミューテックスを実装し、ビットをアトミックに設定して元の値を返そうとしています。ただし、次のコードを実行すると、デッドロックが発生したり、競合状態が表示されたりすることがあります。

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

typedef unsigned char mutex;
#define MUTEX_FREE 0
#define MUTEX_BUSY 1

// adapted from http://www.acm.uiuc.edu/sigops/roll_your_own/i386/atomic.html
mutex testAndSet(mutex *m) {
    int result;
    asm ("bts $0, %1; sbbl %0, %0"
         :"=r" (result)
         :"m" (*m)
         :"memory");
    return (result & 1);
}

void P(mutex *m) {
    // Must use atomic testAndSet to avoid race conditions
    while(testAndSet(m) == MUTEX_BUSY)
        usleep(10);
}

void V(mutex *m) {
    *m = MUTEX_FREE;
}

//////////////
// Test:
//////////////

const int NTHREADS = 100;
const int NINCS = 100;

int counter = 0;
mutex m = MUTEX_FREE;

void criticalSection() {
    int i;
    for(i=0;i<NINCS;i++) {
        P(&m);
        counter++;
        V(&m);
    }
}

int main() {
    int i;
    pthread_t threads[NTHREADS];
    for(i=0; i<NTHREADS; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, (void *) &criticalSection, NULL);
    }
    for(i=0; i<NTHREADS; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    printf("got counter=%d, expected=%d\n", counter, NTHREADS*NINCS);
}

次のように、「bts」の代わりに「xchgb」命令を使用すると、コードが機能するようです。

mutex testAndSet(mutex *m) {
    unsigned char result = MUTEX_BUSY;
    asm ("xchgb %1, %0"
            :"=m" (*m), "=r" (result)
            :"1" (result)
            :"memory");
    return result;
}

元のコードの競合状態はどこにありますか？「bts」命令はアトミックで、スレッドセーフを保証するべきではありませんか？

さらに、私の修正したソリューションは実際に正しいですか？

（私はOS X 10.8を実行していて、gccでコンパイルしています。）

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LOCKプレフィックスを使用してメモリバスをロックしてみてください。

asm ("lock bts $0, %1; ...");

プレフィックスの有無に関係なく、xchg常にシグナルをアサートするため、命令は機能しました。LOCK#LOCK

于 2012-11-07T20:13:45.483 に答える