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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__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。
  1. 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。
  1. 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。
  1. 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。
  1. 主函数:
  • 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。

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