c-TTAS一致性问题

Question

作为本科生的一部分，我正在参加一门操作系统课程，遇到了一个令人沮丧的错误，只有在设置-O2/3标志的情况下编译时才会出现。

系统：x86
编译器：GCC
仿真器：Bochs/Qemu

我使用旋转锁(一种TTAS实现(来维护关键部分。

static int
xchange(int*s)
{
int val = LOCKED;
/* Exchanging value at lock address with 1, returns the old value */
asm volatile("xchg (%%eax), %%ebx" : "=b"(val) : "0"(val), "a"(s));
return val;
}
void
TTAS(int *s)
{
/* While lock is locked, do nothing */
while(TRUE){
while(*s == LOCKED){}

/* If lock acquired  */
if( xchange(s)  == UNLOCKED){
return;
}
}
}

现在，当两个线程处理一个混合了条件等待和锁定的共享变量时，就会出现错误。线程认为他们已经获得了锁，但随后的读取返回了错误的(旧的(值。我尝试包装锁以打印出最后一个"所有者"，但这增加了时间，导致同步保持不变。锁的最后一个也是现在的所有者：线程2自己比赛

如果我在获取后打印锁的值。

TTAS(lock <int*>);
print(lock::val);
print(lock::val);

第一次打印"0"，第二次打印"1">
如果我用TAS交换TTAS，它似乎有效。

void
TAS(int *s)
{
/* While lock is locked, do nothing */
While( xchange(s)  != UNLOCKED){}
}

我无法确定是什么导致了这种行为，希望你们中的一些人能帮助我推理

编辑：更正了exchange 上错误的无效返回

Answer 1

参考下面的评论和Peter Cordes的指导，正确的解决方案是：

#define UNLOCKED 0
#define LOCKED 1
#define TRUE 1

static int
xchg(int volatile *s) {
int val = LOCKED;
asm("xchg %0, %1" : "+m"(*s), "+r"(val)::"memory");
return val;
}
void
TTAS_acquire(int volatile *s) {
while(TRUE){
while(*s == LOCKED){}
if(xchg(s) == UNLOCKED){
return;
}
}
}

void
TTAS_release(int volatile *s) {
asm("":::"memory");
*s = UNLOCKED;
}

编辑：我想我在这一枪上跳枪了！提出的解决方案似乎解决了问题，但这只是症状。我收回这个！还更改了错误的返回值，它从不为空。

第2版：根据Peter Cordes的指导改写答案，还包括发布功能，请参阅评论。