符号なしロングにcmpxchg8bを使用すると期待されない出力

Question

単純な比較とスワップインラインアセンブリコードを作成しようとしています。ここに私のコードは、このコードは、理想的に5を印刷する必要があり

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <stdint.h> 
static inline unsigned long 
cas(volatile unsigned long* ptr, unsigned long old, unsigned long _new) 
{ 
    unsigned long prev=0; 
    asm volatile("lock cmpxchg8b %0;" 
       : "=m"(prev) 
       : "m"(*ptr),"a"(old),"c"(_new) 
       ); 
    return prev; 
} 

int main() 
{ 

    unsigned long *a; 
    unsigned long b=5,c; 
    a=&b; 
     c=cas(a,b,6); 
    printf("%lu\n",c); 
    return 0; 
} 

ですが、私のコードで何が間違っている0を印刷している？助けてください。

Answer 1

「インラインアスミックを使用するのは悪い考えです」と言って始めましょう。また、「インラインasmを使用するのは悪い考えです」と繰り返してみましょう。あなたはインラインasmを使用することが悪い考えである理由について全体をwiki entryと書くことができます。組み込み関数（gccの__sync_bool_compare_and_swapなど）または<アトミック>などのライブラリを使用することを検討してください。

プロダクションソフトウェアを作成している場合、インラインasmを使用するリスクは、ほとんどのメリットよりも確かに大きいです。あなたが教育目的のために執筆しているなら、次に読んでください。

（インラインasmを使用しない理由の詳細については、マイケルまたはピーターがこのコードで間違っていることを指摘してください。本当に物事、それを右に得るために）

cmpxchg8bを使用する方法を示すいくつかのコードです。それは簡単ですが、一般的な考え方を与えるには十分でなければなりません。

#include <stdio.h> 

// Simple struct to break up the 8 byte value into 32bit chunks. 
typedef union { 
    struct { 
    unsigned int lower; 
    unsigned int upper; 
    }; 
    unsigned long long int f; 
} moo; 

unsigned char cas(moo *ptr, moo *oldval, const moo *newval) 
{ 
    unsigned char result; 

#ifndef __GCC_ASM_FLAG_OUTPUTS__ 

    asm ("lock cmpxchg8b %[ptr]\n\t" 
     "setz %[result]" 
     : [result] "=q" (result), [ptr] "+m" (*ptr), 
      "+d" (oldval->upper), "+a" (oldval->lower) 
     : "c" (newval->upper), "b" (newval->lower) 
     : "cc", "memory"); 

#else 

    asm ("lock cmpxchg8b %[ptr]" 
     : [result] "=@ccz" (result), [ptr] "+m" (*ptr), 
      "+d" (oldval->upper), "+a" (oldval->lower) 
     : "c" (newval->upper), "b" (newval->lower) 
     : "memory"); 

#endif 

    return result; 
} 

int main() 
{ 
    moo oldval, newval, curval; 
    unsigned char ret; 

    // Will not change 'curval' since 'oldval' doesn't match. 
    curval.f = -1; 
    oldval.f = 0; 
    newval.f = 1; 

    printf("If curval(%u:%u) == oldval(%u:%u) " 
      "then write newval(%u:%u)\n", 
      curval.upper, curval.lower, 
      oldval.upper, oldval.lower, 
      newval.upper, newval.lower); 

    ret = cas(&curval, &oldval, &newval); 

    if (ret) 
     printf("Replace succeeded: curval(%u:%u)\n", 
      curval.upper, curval.lower); 
    else 
     printf("Replace failed because curval(%u:%u) " 
      "needed to be (%u:%u) (which cas has placed in oldval).\n", 
      curval.upper, curval.lower, 
      oldval.upper, oldval.lower); 

    printf("\n"); 

    // Now that 'curval' equals 'oldval', newval will get written. 
    curval.lower = 1234; curval.upper = 4321; 
    oldval.lower = 1234; oldval.upper = 4321; 
    newval.f = 1; 

    printf("If curval(%u:%u) == oldval(%u:%u) " 
      "then write newval(%u:%u)\n", 
      curval.upper, curval.lower, 
      oldval.upper, oldval.lower, 
      newval.upper, newval.lower); 

    ret = cas(&curval, &oldval, &newval); 

    if (ret) 
     printf("Replace succeeded: curval(%u:%u)\n", 
      curval.upper, curval.lower); 
    else 
     printf("Replace failed because curval(%u:%u) " 
      "needed to be (%u:%u) (which cas has placed in oldval).\n", 
      curval.upper, curval.lower, 
      oldval.upper, oldval.lower); 

} 

いくつかのポイント：（値が一致しないため）CASが失敗した場合

• 、関数の戻り値は0で、その値は、あなたが使用する必要ですoldvalで返されました。これは再び簡単にしようとする。あなたがマルチスレッドを実行している場合（つまり、lock cmpxchg8bを使用していない場合）、もう1つの試みが失敗することも考えられます。なぜなら、「他の」スレッドはあなたをもう一度書き込むことができたからです。
• __GCC_ASM_FLAG_OUTPUTS__の定義は、gcc（6.x +）の新しいビルドで利用できます。これにより、setzをスキップしてフラグを直接使用することができます。詳細については、gcc docsを参照してください。それがどのように動作するかについては

：

我々はcmpxchg8bを呼び出すと、我々はそれをメモリへのポインタを渡します。そのメモリ位置にある（8バイト）値をedx：eaxの8バイトと比較します。一致した場合、ecx：ebxの8バイトをメモリ位置に書き込み、zeroフラグがセットされます。一致しない場合、現在の値がedx：eaxに返され、zeroフラグがクリアされます。ここで

asm ("lock cmpxchg8b %[ptr]" 

我々はcmpxchg8bに8つのバイトへのポインタを渡している。

だから、コードとすることを比較します。

 "setz %[result]" 

ここでは、（結果）にcmpxchg8bによって設定zeroフラグの内容を記憶しています。

 : [result] "=q" (result), [ptr] "+m" (*ptr), 

（結果）が出力（=）で、バイトレジスタ（q）であることを指定します。また、メモリポインタはin + out（+）になっています。読み書きと書き込みの両方になるからです。

+記号は、これらの値が再び+ outにあることを示します。比較が失敗した場合、edx：eaxはptrの現在の値で上書きされるため、これは必要です。

 : "c" (newval->upper), "b"(newval->lower) 

これらの値は入力専用です。 cmpxchg8bは値を変更しないので、2番目のコロンの後に入れます。

 : "cc", "memory"); 

フラグを変更しているので、コンパイラに「cc」で通知する必要があります。正確にどのcasが使用されているかに応じて、 "memory"制約は必要ないかもしれません。スレッド1が何らかの処理の準備ができていることをスレッド2に通知している可能性があります。その場合、後でメモリに書き込む予定のレジスタにgccに値がないことを絶対に確認したいとします。 cmpxchg8bを実行する前に、すべてをメモリにフラッシュする必要があります。

gcc docsは、拡張asmステートメントの動作を詳しく説明しています。この説明の一部がまだ不明な部分がある場合は、いくつかの読者が役に立つかもしれません。私は言及を忘れてしまった場合、ところで

、インラインアセンブラを書くことは悪い考えです...

Answer 2

ご質問に直接お答えして申し訳ありませんが、私の質問は：C11's <stdatomic.h> or C++11's <atomic>を使用しないでください。独自の関数を記述するよりもエラーが起こりにくく、特定のハードウェアアーキテクチャやコンパイラをターゲットにしていないという利点があります。

atomic_compare_exchange_weak()またはatomic_compare_exchange_strong()のいずれかを使用する必要があります。