c - LPC1788微 Controller 的原子测试和设置

我正在使用NXP LPC1788微控制器，并在C中开发一个多线程应用程序。在应用程序的一部分中，我定义了一个自定义链表数据结构。我以前遇到过由于并发访问一个特定列表而导致的程序问题，我似乎通过实现一个“lock acquire”方法和一个“lock release”方法来解决这个问题，线程可以在访问列表本身之前调用这个方法。
为此，我在列表结构中添加了一个“sema”数据成员：

typedef struct linked_list
{
  list_node_t *head;
  list_node_t *tail;
  uint32_t len;
  NODE_ITEM_TYPE_T itemType;
  uint32_t itemSize;
  uint8_t sema;
} linked_list_t;

我的“锁获取”方法如下：

void LIST_AcquireLock(linked_list_t *list)
{
  while(list->sema);
  list->sema = 1;
}

我的“开锁”方法如下：

void LIST_ReleaseLock(linked_list_t *list)
{
  list->sema = 0;
}

一般来说，这似乎可以正常工作，因为我的应用程序每秒要向这样的列表中添加和删除项目数千次，而且从那时起我就没有注意到任何与并发访问相关的错误。
然而，为了更加确信这一点，我想知道是否有任何方法可以实现测试和设置方法。LPC1788依赖于Cortex-M3微控制器专用的拇指指令集版本，可以在918+页的here或user manual中找到。
不过，仔细看，我找不到像测试和设置指令这样的东西。我可能只是忽略了它。
理想情况下，我想要这样的东西：

void LIST_AcquireLock(linked_list_t *list)
{
  do{
    while(list->sema);
  } while(TestAndSet(list->sema));
}

编辑
根据尼莫的回答，我尝试了以下几点：

void LIST_AcquireLock(linked_list_t *list)
{
  // Wait until lock seems free.
  while(list->sema);

  // Make sure lock is actually free.
  do {

    // If the semaphore is locked, we continue.
    // OTHERWISE we try to lock it ourselves.
    if(__LDREXB(&(list->sema))) continue;

    // If __STREXB returns 1, then another thread might have accessed that
    // memory location and we can't be sure the lock operation is atomic,
    // so try the locking procedure again.
  } while(__STREXB(1, &(list->sema)));
}

如果有帮助，这是相应的程序集代码：

LIST_AcquireLock:
??LIST_AcquireLock_0:
       0x56de: 0x7d01         LDRB      R1, [R0, #0x14]
       0x56e0: 0x2900         CMP       R1, #0
       0x56e2: 0xd1fc         BNE.N     ??LIST_AcquireLock_0    ; 0x56de
??LIST_AcquireLock_1:
       0x56e4: 0xf110 0x0114  ADDS.W    R1, R0, #20             ; 0x14
       0x56e8: 0xe8d1 0x1f4f  LDREXB    R1, [R1]
       0x56ec: 0xb2c9         UXTB      R1, R1
       0x56ee: 0x2900         CMP       R1, #0
??LIST_AcquireLock_2:
       0x56f0: 0xf110 0x0114  ADDS.W    R1, R0, #20             ; 0x14
       0x56f4: 0x2201         MOVS      R2, #1
       0x56f6: 0xe8c1 0x2f43  STREXB    R3, R2, [R1]
       0x56fa: 0x2b00         CMP       R3, #0
       0x56fc: 0xd1f2         BNE.N     ??LIST_AcquireLock_1    ; 0x56e4
       0x56fe: 0x4770         BX        LR

我在复制并发访问问题时遇到了问题（假设这是我遇到的并发问题），所以我不确定这是否有效。

最佳答案

ARM对原子操作使用“加载链接/存储独占”范式。有关详细信息，请参见链接的this question和Section 39.2.4.8 of the user manual。
[更新]
根据HansPassant提供的the code in the link@HansPassant，我建议对您的日常工作做一些细微的改变：

void LIST_AcquireLock(linked_list_t *list)
{
  // Wait until lock seems free.
  //while(list->sema); // unnecessary

  // Make sure lock is actually free.
  do {

    // If the semaphore is locked, we continue.
    // OTHERWISE we try to lock it ourselves.
    if(__LDREXB(&(list->sema))) continue;

    // If __STREXB returns 1, then another thread might have accessed that
    // memory location and we can't be sure the lock operation is atomic,
    // so try the locking procedure again.
  } while(__STREXB(1, &(list->sema)));

  // Ensure CPU does not reorder any memory accesses across lock acquisition.
  __DMB();
}

__DMB()可能与非常简单的ARM核无关，但对于更复杂的ARM核肯定需要它。现代CPU具有复杂的内存模型。

关于c - LPC1788微 Controller 的原子测试和设置，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/25626235/