使用 ​​__sync_fetch_and_add​​​ 和 ​​__sync_fetch_and_sub​​ 实现引用计数

在C99标准中，使用GCC的内置原子操作来实现引用计数（refcount）是一种高效的方法。以下是一个如何使用 __sync_fetch_and_add 和 __sync_fetch_and_sub 实现引用计数的示例：

引用计数实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct {
    int ref_count;
} RefCountedObject;

// 初始化引用计数对象
void refcount_init(RefCountedObject *obj) {
    obj->ref_count = 1; // 初始引用计数为1
}

// 增加引用计数
void refcount_increment(RefCountedObject *obj) {
    __sync_fetch_and_add(&obj->ref_count, 1);
}

// 减少引用计数
// 如果引用计数减少到0，释放对象
void refcount_decrement(RefCountedObject *obj) {
    if (__sync_fetch_and_sub(&obj->ref_count, 1) == 1) {
        // 引用计数减少到0，释放对象
        free(obj);
        printf("Object freed.\n");
    }
}

int main() {
    RefCountedObject *obj = malloc(sizeof(RefCountedObject));
    if (obj == NULL) {
        perror("malloc failed");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    refcount_init(obj);
    
    // 增加引用计数
    refcount_increment(obj);
    refcount_increment(obj);

    // 减少引用计数
    refcount_decrement(obj);
    refcount_decrement(obj);  // 这时引用计数将减少到0并释放对象

    return EXIT_SUCCESS;
}

代码解释

1. 结构体定义:

• RefCountedObject 结构体包含一个 ref_count 成员，用于跟踪引用计数。

2. 初始化引用计数:

• refcount_init 函数将 ref_count 初始化为1，表示对象被创建时有一个引用。

3. 增加引用计数:

• refcount_increment 函数使用 __sync_fetch_and_add 原子操作将 ref_count 增加1。

4. 减少引用计数:

• refcount_decrement 函数使用 __sync_fetch_and_sub 原子操作将 ref_count 减少1。如果减少后 ref_count 的值为0，则释放对象。

5. 主函数:

• 在 main 函数中创建对象，增加引用计数，最后减少引用计数，直到对象被释放。

这种方法利用了GCC提供的原子操作来确保线程安全的引用计数操作。在多线程环境下，这种原子操作可以避免竞争条件，从而提高程序的可靠性。