linux支持的哪些操作是具有原子特性的？知道這些東西是理解和設計無鎖化編程算法的基礎。
__sync_fetch_and_add系列的命令，發現這個系列命令講的最好的一篇文章，英文好的同學可以直接去看原文。Multithreaded simple data type access and atomic variables
__sync_fetch_and_add系列一共有十二個函數，有加/減/與/或/異或/等函數的原子性操作函數,__sync_fetch_and_add,顧名思義，先fetch，然后自加，返回的是自加以前的值。以count = 4為例，調用__sync_fetch_and_add(&count,1),之后，返回值是4，然后，count變成了5.
有__sync_fetch_and_add,自然也就有__sync_add_and_fetch，呵呵這個的意思就很清楚了，先自加，在返回。他們哥倆的關系與i++和++i的關系是一樣的。被譚浩強他老人家收過保護費的都會清楚了。
有了這個寶貝函數，我們就有新的解決辦法了。對於多線程對全局變量進行自加，我們就再也不用理線程鎖了。下面這行代碼，和上面被pthread_mutex保護的那行代碼作用是一樣的，而且也是線程安全的。
__sync_fetch_and_add( &global_int, 1 );
下面是這群函數的全家福，大家看名字就知道是這些函數是干啥的了。
在用gcc編譯的時候要加上選項 -march=i686
// sam:在我的服務器上，發現不加都可以。
type __sync_fetch_and_add (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_sub (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_or (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_and (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_xor (type *ptr, type value);
type __sync_fetch_and_nand (type *ptr, type value);
type __sync_add_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_sub_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_or_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_and_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_xor_and_fetch (type *ptr, type value);
type __sync_nand_and_fetch (type *ptr, type value);
// sam:很納悶為什么后邊要寫省略號，是不是還有不需要我們關心的參數？用的時候不需要傳參數？下面這兩個函數正是哥想要的啦，可以輕松實現互斥鎖的功能。
bool __sync_bool_compare_and_swap (type*ptr, type oldval, type newval, ...)
type __sync_val_compare_and_swap (type *ptr, type oldval, type newval, ...)
這兩個函數提供原子的比較和交換，如果*ptr == oldval,就將newval寫入*ptr,
第一個函數在相等並寫入的情況下返回true.
第二個函數在返回操作之前的值。
__sync_synchronize (...)
還有兩個函數：
type __sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value, ...)
將*ptr設為value並返回*ptr操作之前的值。
void __sync_lock_release (type *ptr, ...)
將*ptr置0
發出一個full barrier.
關於memory barrier,cpu會對我們的指令進行排序，一般說來會提高程序的效率，但有時候可能造成我們不希望得到的結果，舉一個例子，比如我們有一個硬件設備，它有4個寄存器，當你發出一個操作指令的時候，一個寄存器存的是你的操作指令（比如READ），兩個寄存器存的是參數（比如是地址和size），最后一個寄存器是控制寄存器，在所有的參數都設置好之后向其發出指令，設備開始讀取參數，執行命令，程序可能如下：
write1(dev.register_addr,addr);
write1(dev.register_cmd,READ);
write1(dev.register_control,GO);
如果最后一條write1被換到了前幾條語句之前，那么肯定不是我們所期望的，這時候我們可以在最后一條語句之前加入一個memory barrier,強制cpu執行完前面的寫入以后再執行最后一條：
write1(dev.register_size,size);
write1(dev.register_addr,addr);
write1(dev.register_cmd,READ);
__sync_synchronize();
write1(dev.register_control,GO);
memory barrier有幾種類型：
acquire barrier : 不允許將barrier之后的內存讀取指令移到barrier之前（linux kernel中的wmb()）。
release barrier : 不允許將barrier之前的內存讀取指令移到barrier之后 (linux kernel中的rmb())。
full barrier : 以上兩種barrier的合集(linux kernel中的mb())。
還有兩個函數：
type __sync_lock_test_and_set (type *ptr, type value, ...)
將*ptr設為value並返回*ptr操作之前的值。
void __sync_lock_release (type *ptr, ...)
將*ptr置0
示例程序：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
static int count = 0;
void *test_func(void *arg)
{
int i=0;
for(i=0;i<20000;++i){
__sync_fetch_and_add(&count,1);
}
return NULL;
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
pthread_t id[20];
int i = 0;
for(i=0;i<20;++i){
pthread_create(&id[i],NULL,test_func,NULL);
}
for(i=0;i<20;++i){
pthread_join(id[i],NULL);
}
printf("%d\n",count);
return 0;
}
參考原文章：
1、http://blog.csdn.net/hzhsan/article/details/25124901
2、http://www.linuxidc.com/Linux/2011-06/37403.htm