128位比較和交換固有

Question

我想在包含__int128的C++聯合上執行128位cas - 我是否需要對齊此聯合以使用https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/_005f_005fatomic-Builtins.html的__atomic_compare_exchange_n內部？

Answer 1

它完全取決於您的目標架構。

如果您使用的x86，那麼你the documentation聯說，沒有原子爲128位類型比較並交換：

的「__atomic」內建可與任何積分標量使用或長度爲1,2,4或8字節的指針類型。如果體系結構支持'__int128'（請參閱__int128），則也允許使用16字節的整數類型。

論__int128鏈接的文檔，它說：

作爲擴展整數標量型__int128是支持具有整數模式寬度足以容納128位的目標。只需將__int128寫爲有符號的128位整數，或將無符號__int128寫爲無符號的128位整數。 GCC不支持對長整數長度小於128位的目標表達__int128類型的整數常量。

x86沒有足夠寬的整數模式來保存128位。即使在64位x86上，long long類型也對應64位整數，小於128位寬。因此，文檔建議在x86上不支持128位類型的內部函數。

也就是說，x86架構does有一個cmpxchg16b指令，它允許在16字節類型上進行原子比較和交換。我不知道GCC __atomic內置插件是否支持發出這條指令。 （不幸的是，there are some x86 processors that do not support this instruction;您需要確定目標處理器是否支持它，或者編寫執行運行時檢查的代碼，並且如果當前系統不支持，則可以回退到其他實現。 64位AMD處理器不支持cmpxchg16b，以及英特爾酷睿/酷睿2處理器也缺乏支持的某些步進，它也是not supported by Intel's Many Integrated Core (MIC) architecture）

無論如何，cmpxchg16b確實其實要求它的目的操作數是16字節對齊，所以導致它被髮射的任何內在因素都會對用戶產生相同的要求。用__attribute__((__aligned__(16)))註釋將實現此目標。

如果您使用x86以外的體系結構，並且它本機支持標量128位整數類型，那麼您必須查閱其文檔以查看其比較和交換指令是否需要對齊。它可能的確如此，即使在沒有必要的情況下，它也幾乎不會損害性能。