# 原子操作
- [基本概念](#section1792118384594)
- [运行机制](#section1786635117596)
- [开发指导](#section2911115308)
- [接口说明](#section335914201010)
- [开发流程](#section12207371304)
- [编程实例](#section8538651511)
## 基本概念
在支持多任务的操作系统中，修改一块内存区域的数据需要“读取-修改-写入”三个步骤。然而同一内存区域的数据可能同时被多个任务访问，如果在修改数据的过程中被其他任务打断，就会造成该操作的执行结果无法预知。
使用开关中断的方法固然可以保证多任务执行结果符合预期，但是显然这种方法会影响系统性能。
ARMv6架构引入了LDREX和STREX指令，以支持对共享存储器更缜密的非阻塞同步。由此实现的原子操作能确保对同一数据的“读取-修改-写入”操作在它的执行期间不会被打断，即操作的原子性。
## 运行机制
OpenHarmony系统通过对ARMv6架构中的LDREX和STREX进行封装，向用户提供了一套原子性的操作接口。
- LDREX Rx, \[Ry\]
读取内存中的值，并标记对该段内存的独占访问：
- 读取寄存器Ry指向的4字节内存数据，保存到Rx寄存器中。
- 对Ry指向的内存区域添加独占访问标记。
- STREX Rf, Rx, \[Ry\]
检查内存是否有独占访问标记，如果有则更新内存值并清空标记，否则不更新内存：
- 有独占访问标记
- 将寄存器Rx中的值更新到寄存器Ry指向的内存。
- 标志寄存器Rf置为0。
- 没有独占访问标记
- 不更新内存。
- 标志寄存器Rf置为1。
- 判断标志寄存器
- 标志寄存器为0时，退出循环，原子操作结束。
- 标志寄存器为1时，继续循环，重新进行原子操作。
## 开发指导
### 接口说明
OpenHarmony LiteOS-A内核的原子操作模块提供下面几种功能，接口详细信息可以查看API参考。
**表 1** 原子操作接口说明
功能分类
|
接口名称
|
描述
|
|---|
读
|
LOS_AtomicRead
|
读取32bit原子数据
|
LOS_Atomic64Read
|
读取64bit原子数据
|
写
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LOS_AtomicSet
|
设置32bit原子数据
|
LOS_Atomic64Set
|
设置64bit原子数据
|
加
|
LOS_AtomicAdd
|
对32bit原子数据做加法
|
LOS_Atomic64Add
|
对64bit原子数据做加法
|
LOS_AtomicInc
|
对32bit原子数据做加1
|
LOS_Atomic64Inc
|
对64bit原子数据做加1
|
LOS_AtomicIncRet
|
对32bit原子数据做加1并返回
|
LOS_Atomic64IncRet
|
对64bit原子数据做加1并返回
|
减
|
LOS_AtomicSub
|
对32bit原子数据做减法
|
LOS_Atomic64Sub
|
对64bit原子数据做减法
|
LOS_AtomicDec
|
对32bit原子数据做减1
|
LOS_Atomic64Dec
|
对64bit原子数据做减1
|
LOS_AtomicDecRet
|
对32bit原子数据做减1并返回
|
LOS_Atomic64DecRet
|
对64bit原子数据做减1并返回
|
交换
|
LOS_AtomicXchgByte
|
交换8bit内存数据
|
LOS_AtomicXchg16bits
|
交换16bit内存数据
|
LOS_AtomicXchg32bits
|
交换32bit内存数据
|
LOS_AtomicXchg64bits
|
交换64bit内存数据
|
先比较后交换
|
LOS_AtomicCmpXchgByte
|
比较相同后交换8bit内存数据
|
LOS_AtomicCmpXchg16bits
|
比较相同后交换16bit内存数据
|
LOS_AtomicCmpXchg32bits
|
比较相同后交换32bit内存数据
|
LOS_AtomicCmpXchg64bits
|
比较相同后交换64bit内存数据
|
### 开发流程
有多个任务对同一个内存数据进行加减或交换等操作时，使用原子操作保证结果的可预知性。
> **说明：**
>原子操作接口仅支持整型数据。
### 编程实例
**实例描述**
调用原子操作相关接口，观察结果：
1. 创建两个任务
- 任务一用LOS\_AtomicInc对全局变量加100次。
- 任务二用LOS\_AtomicDec对全局变量减100次。
2. 子任务结束后在主任务中打印全局变量的值。
**示例代码**
示例代码如下：
```
#include "los_hwi.h"
#include "los_atomic.h"
#include "los_task.h"
UINT32 g_testTaskId01;
UINT32 g_testTaskId02;
Atomic g_sum;
Atomic g_count;
UINT32 Example_Atomic01(VOID)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < 100; ++i) {
LOS_AtomicInc(&g_sum);
}
LOS_AtomicInc(&g_count);
return LOS_OK;
}
UINT32 Example_Atomic02(VOID)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < 100; ++i) {
LOS_AtomicDec(&g_sum);
}
LOS_AtomicInc(&g_count);
return LOS_OK;
}
UINT32 Example_AtomicTaskEntry(VOID)
{
TSK_INIT_PARAM_S stTask1={0};
stTask1.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Example_Atomic01;
stTask1.pcName = "TestAtomicTsk1";
stTask1.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE;
stTask1.usTaskPrio = 4;
stTask1.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;
TSK_INIT_PARAM_S stTask2={0};
stTask2.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Example_Atomic02;
stTask2.pcName = "TestAtomicTsk2";
stTask2.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE;
stTask2.usTaskPrio = 4;
stTask2.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;
LOS_TaskLock();
LOS_TaskCreate(&g_testTaskId01, &stTask1);
LOS_TaskCreate(&g_testTaskId02, &stTask2);
LOS_TaskUnlock();
while(LOS_AtomicRead(&g_count) != 2);
PRINTK("g_sum = %d\n", g_sum);
return LOS_OK;
}
```
**结果验证**
```
g_sum = 0
```