C++-CAS原理实现自旋锁

CAS

CAS（Compare and Swap），即比较并替换，实现并发算法时常用到的一种技术，这种操作提供了硬件级别的原子操作（通过锁总线的方式）。CAS操作的原型可以认为是：

1	bool CAS(V, A, B);

其中V代表内存中的变量，A代表期待的值，B表示新值。当V的值与A相等时，将V与B的值交换。

需要强调的是CAS操作是原子的，要么不做，要么全部完成。

C++11利用CAS原理实现自旋锁

首先需要一个 bool 值来表示锁的状态，这里直接使用 atomic。

然后需要两个原子操作，CAS 和赋值，C++11 在原子标准库中添加直接提供。

//CAS
std::atomic::compare_exchange_weak( T& expected, T desired,
    std::memory_order order =
    std::memory_order_seq_cst );
     
std::atomic::compare_exchange_strong( T& expected, T desired,
    std::memory_order order =
    std::memory_order_seq_cst );
    
//赋值
void store( T desired, std::memory_order order = std::memory_order_seq_cst )

compare_exchange_weak 与 compare_exchange_strong 的区别在于内存中的值与 expected 相等的时候，CAS 操作是否一定能成功，compare_exchange_weak 有概率会返回失败，而compare_exchange_strong 则一定会成功。

因此，compare_exchange_weak 必须与循环搭配使用来保证在失败的时候重试 CAS 操作。

实现代码

#include <atomic>

class SpinLock
{
public:
    SpinLock() : flag_(false)
    {}
    void lock()
    {
        bool expect = false;
        while (!flag_.compare_exchange_weak(expect, true))
        {
            //这里一定要将expect复原，执行失败时expect结果是未定的
            expect = false;
        }
    }
    
    void unlock()
    {
        flag_.store(false);
    }
    
private:
    std::atomic<bool> flag_;
};