Compare and Swap(CAS)
C#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
bool compare_and_swap(uint64_t *p, uint64_t val, uint64_t newval)
{
if (*p != val) { // 1:*pの値がvalと異なる場合リターン
return false;
}
*p = newval; // 2:*pの値がvalと同じ場合、*pにnewvalを代入してリターン
return true;
}
コメントをつけた二箇所は別々に実行される。
x86-64 cmpq %rsi,(%rsi); rsiレジスタの値とrdiレジスタが指すメモリ上の値を比較し、結果をZFフラグに保存
jne LBBO_1 ; ZFフラグを検査し、比較結果が等しくない場合LBBO_1にジャンプ
movq %rdx,(%rdi); rdiレジスタが指すメモリ上の値を、rdxレジスタの値に書き換える
movl $1,%eax ; eaxレジスタの値を1(True)に設定
retq ;
LBBO_1:
xorl %eax, %eax ; eaxレジスタの値を0に設定
retq ;
アセンブリコードも、概ねCでの記述に沿うように表現されており、これもアトミックではない。
このように、Cで示したコードは、アセンブリレベルにおいても通常は複数の命令を組み合わせて実行される。
c#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
bool compare_and_swap(uint64_t *p, uint64_t val, uint64_t newval)
{
return __sync_bool_compare_and_swap(p, val, newval);
}
これをコンパイルすると、以下のようなアセンブリコードになる
x86-64movq %rsi, %rsx ;rsiレジスタの値をrsxレジスタの値にコピー
xorl %ecx, %ecx ;ecxレジスタの値を0クリア
lock cmpxchgq %rdx,(%rdi);CASをアトミックに実行
sete %cl ;
movl %ecx,%eax ;ecxレジスタの値をeaxレジスタへ
retq
CAS部分を、アセンブリレベルでアトミックに記述することができた。
cmpxchgq命令をlock指定して実行することで、比較と値の交換をしている間は、外部からのメモリアクセスを排他することができる。