пример cmpxchg для 64-битного целого числа

Набор инструкций x86_64 содержит инструкцию cmpxchgq (q для четверного слова) для 8-байтовых ( 64 бит) сравнить и поменять местами.

Также есть инструкция cmpxchg8b, которая будет работать с 8-байтовыми величинами, но ее сложнее настроить, так как вам нужно использовать edx:eax и ecx:ebx, а не более естественную 64-битную rax. Причина, по которой это существует, почти наверняка связана с тем фактом, что Intel понадобились 64-битные операции сравнения и замены задолго до появления x86_64. Он по-прежнему существует в 64-битном режиме, но уже не является единственным вариантом.

Но, как уже говорилось, cmpxchgq, вероятно, лучший вариант для 64-битного кода.

Если вам нужно cmpxchg для 16-байтового объекта, используйте 64-разрядную версию cmpxchg8b cmpxchg16b< /а>. Он отсутствовал в самых ранних процессорах AMD64, поэтому компиляторы не будут генерировать его для std::atomic::compare_exchange для объектов размером 16 Б, если вы не включите -mcx16 (для gcc). Однако ассемблеры соберут его, но имейте в виду, что ваш двоичный файл не будет работать на самых ранних процессорах K8. (Это относится только к cmpxchg16b, а не к cmpxchg8b в 64-битном режиме или к cmpxchgq).

смpxchg8b

__forceinline int64_t interlockedCompareExchange(volatile int64_t & v,int64_t exValue,int64_t cmpValue)
{
  __asm {
    mov         esi,v
    mov         ebx,dword ptr exValue
    mov         ecx,dword ptr exValue + 4
    mov         eax,dword ptr cmpValue
    mov         edx,dword ptr cmpValue + 4
    lock cmpxchg8b qword ptr [esi]
  }
}

Архитектура x64 поддерживает 64-битное сравнение-обмен с использованием старой доброй инструкции cmpexch. Или вы также можете использовать несколько более сложную инструкцию cmpexch8b (из "Руководство программиста по архитектуре AMD64, том 1: Программирование приложений"):

Инструкция CMPXCHG сравнивает значение в регистре AL или rAX с первым (целевым) операндом и устанавливает арифметические флаги (ZF, OF, SF, AF, CF, PF) в соответствии с результатом. Если сравниваемые значения равны, исходный операнд загружается в операнд назначения. Если они не равны, первый операнд загружается в аккумулятор. CMPXCHG можно использовать, чтобы попытаться перехватить семафор, т. е. проверить, свободен ли его статус, и если да, загрузить в семафор новое значение, сделав его состояние занятым. Проверка и загрузка выполняются атомарно, поэтому параллельные процессы или потоки, использующие семафор для доступа к общему объекту, не будут конфликтовать.

Инструкция CMPXCHG8B сравнивает 64-битные значения в регистрах EDX:EAX с 64-битной ячейкой памяти. Если значения равны, устанавливается нулевой флаг (ZF), и значение ECX:EBX копируется в ячейку памяти. В противном случае флаг ZF сбрасывается, а значение памяти копируется в EDX:EAX.

Инструкция CMPXCHG16B сравнивает 128-битное значение в регистрах RDX:RAX и RCX:RBX со 128-битной ячейкой памяти. Если значения равны, устанавливается нулевой флаг (ZF), и значение RCX:RBX копируется в ячейку памяти. В противном случае флаг ZF сбрасывается, и значение памяти копируется в rDX:rAX.

Для различных синтаксисов ассемблера может потребоваться длина операций, указанная в мнемонике инструкции, если размер операндов не может быть выведен. Это может иметь место для встроенного ассемблера GCC - я не знаю.

использование cmpxchg8B из Руководства программиста по архитектуре AMD64 V3:

Сравните регистр EDX:EAX с 64-битной ячейкой памяти. Если они равны, установите нулевой флаг (ZF) в 1 и скопируйте регистр ECX:EBX в ячейку памяти. В противном случае скопируйте ячейку памяти в EDX:EAX и очистите нулевой флаг.

Я использую cmpxchg8B для реализации простой функции блокировки мьютекса на машине x86-64. вот код

.text
.align 8
.global mutex_lock
mutex_lock:
    pushq   %rbp
    movq    %rsp,   %rbp

    jmp .L1

.L1:
    movl    $0, %edx
    movl    $0, %eax
    movl    $0, %ecx
    movl    $1, %ebx
    lock    cmpxchg8B   (%rdi)
    jne .L1
    popq    %rbp
    ret