Linux 驱动开发二十六：原子操作

本文主要是介绍Linux 驱动开发二十六：原子操作，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

参考博客：Linux内核同步机制之（一）：原子操作 (wowotech.net)

原子（atomic）本意是“不能被进一步分割的最小粒子”，而原子操作（atomic operation）意为“不可被中断的一个或一系列操作”。

Linux 内核提供了一组原子操作 API 函数来完成此功能，Linux 内核提供了两组原子操作 API 函数，一组是对整型变量进行操作的，一组是对位进行操作的。

Linux 内核提供特殊的类型 atomic_t 定义原子变量。此结构体定义在 include/linux/types.h 文件中，定义如下：

typedef struct {
	int counter;
} atomic_t;

从上面的定义来看，atomic_t 实际上就是一个 int 类型的 counter。

内核定义了若干 atomic_xxx 的接口 API 函数，这些函数只会接收 atomic_t 类型的参数。这样可以确保 atomic_xxx 的接口函数只会操作 atomic_t 类型的数据。

函数	描述
ATOMIC_INIT(int i)	定义原子变量的时候对其初始化。
int atomic_read(atomic_t *v)	读取 v 的值，并且返回。
void atomic_set(atomic_t *v, int i)	向 v 写入 i 值。
void atomic_add(int i, atomic_t *v)	给 v 加上 i 值。
void atomic_sub(int i, atomic_t *v)	从 v 减去 i 值。
void atomic_inc(atomic_t *v)	给 v 加 1，也就是自增。
void atomic_dec(atomic_t *v)	从 v 减 1，也就是自减
int atomic_dec_return(atomic_t *v)	从 v 减 1，并且返回 v 的值。
int atomic_inc_return(atomic_t *v)	给 v 加 1，并且返回 v 的值。
int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v)	从 v 减 i，如果结果为 0 就返回真，否则返回假
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v)	从 v 减 1，如果结果为 0 就返回真，否则返回假
int atomic_inc_and_test(atomic_t *v)	给 v 加 1，如果结果为 0 就返回真，否则返回假
int atomic_add_negative(int i, atomic_t *v)	给 v 加 i，如果结果为负就返回真，否则返回假

如果使用 64 位的 SOC 的话，就要用到 64 位的原子变量，Linux 内核也定义了 64 位原子结构体，如下所示：

typedef struct {
	long long counter;
} atomic64_t;

相应的也提供了 64 位原子变量的操作 API 函数。

位操作也是很常用的操作，Linux 内核也提供了一系列的原子位操作 API 函数，只不过原子位操作不像原子整形变量那样有个 atomic_t 的数据结构，原子位操作是直接对内存进行操作， API 函数如下：

函数	描述
void set_bit(int nr, void *p)	将 p 地址的第 nr 位置 1。
void clear_bit(int nr,void *p)	将 p 地址的第 nr 位清零。
void change_bit(int nr, void *p)	将 p 地址的第 nr 位进行翻转。
int test_bit(int nr, void *p)	获取 p 地址的第 nr 位的值。
int test_and_set_bit(int nr, void *p)	将 p 地址的第 nr 位置 1，并且返回 nr 位原来的值。
int test_and_clear_bit(int nr, void *p)	将 p 地址的第 nr 位清零，并且返回 nr 位原来的值。
int test_and_change_bit(int nr, void *p)	将 p 地址的第 nr 位翻转，并且返回 nr 位原来的值。

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