c# - 比较和交换有什么用？

Question

我最近在阅读有关比较和交换原子操作（CMPXCHG、.NET 的 Interlocked.CompareExchange 等）的信息。

我了解它在内部是如何工作的，以及它是如何从客户那里使用的。

我不太清楚的是什么时候有人会使用 CAS？

维基百科说：

CAS 用于实现同步原语，如信号量和互斥锁，以及更复杂的无锁和无等待算法。

那么，谁能给我一个更通用的真实世界用例，其中包含 CAS 使用的代码和描述？

这个问题与语言无关，因此任何语言都可以（首选基于 C 或 x86 汇编）。

谢谢！

Answer 1

通过示例很容易看出这一点。假设我们想在共享变量上原子地同时设置一些位：

int shared = 0;

void Set(int index) {
 while (true) {
  if (Interlocked.CompareExchange<int>(ref shared, shared | (1 << index), shared) == shared)
   break; //success
 }
}

如果我们看到“旧值”（即返回值）在此期间发生了变化，我们就会检测到失败。

如果这没有发生，我们就没有并发修改，所以我们自己的修改成功完成。

你可以使用这种技术实现相当复杂的东西。但是，越复杂，通过旋转造成的性能损失就越大。

我想强调 CAS 的一个关键特性是它可以失败并且可以可靠地检测到失败。

Answer 2

您使用 CAS 在一个线程或进程中原子地设置一个值（一个位或一个字），同时测试另一个线程/进程尚未这样做。所以它用于在多线程环境中获取标志或计数器。

Answer 3

那么，谁能给我一个更通用的真实世界用例，其中包含 CAS 使用的代码和描述？

本文使用 CAS 实现了一个无锁的线程安全队列。

它有一些伪代码示例。