Fetch-and-add

fetch-and-add是CPU指令（FAA），对内存位置执行增加一个数量的原子操作。具体内容为：

令x 变为x + a，其中x是个内存位置，a是个值

FAA可用于实现互斥锁、信号量。

1991年，Maurice Herlihy（英语：Maurice Herlihy）证明fetch-and-add具有一个有限的consensus（英语：Consensus (computer science)）数，能解决不超过两个并发进程的无等待consensus问题。^[1]

下述伪代码用ticket lock算法实现了互斥锁：

 record locktype {     int ticketnumber     int turn  }  procedure LockInit( locktype* lock ) {     lock.ticketnumber := 0     lock.turn := 0  }  procedure Lock( locktype* lock ) {     int myturn := FetchAndIncrement( &lock.ticketnumber ) //must be atomic, since many threads might ask for a lock at the same time     while lock.turn ≠ myturn          skip // spin until lock is acquired  }  procedure UnLock( locktype* lock ) {     FetchAndIncrement( &lock.turn ) //this need not be atomic, since only the possessor of the lock will execute this  } 

C++11标准定义了原子的fetch_add函数。^[2] GCC把它作为对C语言的扩展。^[3]

从8086起，以内存为目的操作数的ADD指令就是fetch-and-add。如果使用LOCK前缀，那么它对多处理器是原子操作。但不能返回原值，直至486引入XADD指令。

    void __fastcall atomic_inc (volatile int* pNum)     {         __asm         {             lock inc dword ptr [ECX]             ret         }     } 

下述GCC编译的C语言函数，在x86的32位与64位平台上，使用扩展asm语法：

  static inline int fetch_and_add(int* variable, int value)   {       __asm__ volatile("lock; xaddl %0, %1"         : "+r" (value), "+m" (*variable) // input+output         : // No input-only         : "memory"       );       return value;   } 

• Test-and-set
• Test and Test-and-set
• Compare-and-swap
• Load-Link/Store-Conditional

1. ^ Herlihy, Maurice. Wait-free synchronization (PDF). ACM Trans. Program. Lang. Syst. January 1991, 13 (1): 124–149 [2007-05-20]. doi:10.1145/114005.102808. （原始内容存档 (PDF)于2011-06-05）. 
2. ^ std::atomic::fetch_add. cppreference.com. [1 June 2015]. （原始内容存档于2017-11-23）. 
3. ^ Atomic Builtins. Using the GNU Compiler Collection (GCC). Free Software Foundation. 2005 [2017-11-22]. （原始内容存档于2017-11-08）.