接上篇（https://yq.aliyun.com/articles/59034 ），我们知道了lock的意义。回到之前的多线程加法操作，你也可以通过pthread提供的互斥锁来保证结果是正确的。但互斥锁本身是如何保证原子性的呢？当然首先获得锁的操作需要是一个指令，而不能用加载-比对-存储这种类似的三条指令；其次，如果是多核系统上，这个指令本身还需要加上lock前缀。x86提供了cmpxchg指令（http://x86.renejeschke.de/html/file_module_x86_id_41.html ），这类指令有个名词，就是CAS（Compare-and-swap, https://en.wikipedia.org/wiki/Compare-and-swap ）便是许多锁操作实现的基础。一个最简单的实现方案大概如下（x86-64, gcc）：

typedef volatile unsigned long lock_t;

void foobar_lock(lock_t *lock)
{
    unsigned long old   = 0;
    unsigned long new = 1;
    unsigned char result;
    while (1) {
        asm volatile(
            "lock \n"
            "cmpxchgq  %3, %1 \n"
            "sete      %0\n"
            : "=a" (result) : "m" (*lock), "a" (old), "r"(new) : "cc", "memory");
        if (result) {
            return;
        }
        sched_yield();
    }
}

void foobar_unlock(lock_t *lock)
{
    *lock = 0;
}

cmpxchg会比较rax寄存器的内容，和指定内存的内容，如果相等，会设置ZF=1，并将内存的内容改写为指定的其他内容；否则，将设置ZF=0，并将指定内存位置的内容复制到rax寄存器。而这些是在一条指令内完成的。

对于互斥锁的实现而言，初始为0，已锁为1，通过比较锁所在内存和0，相等则将其设置为1，并设置ZF=1，表示加锁成功。然后我们通过sete来获得ZF的值来判断锁的结果，失败则继续尝试。

之所以需要将0和1先存储到unsigned long，而不是"a"(0)这种立即数的形式，因为发现即便在64位平台，对于这种形式，gcc分配的寄存器是eax，而不是rax。

然后写一段测试代码，代码和上篇文章类似，结果正常：

如果你把lock前缀去掉，同时通过taskset设置单个核心，那么也没有问题。

但是如果去掉了lock前缀，同时又允许多个核心运行，有可能结果小于正确数字，有可能程序hang住。前者可以理解，由于没有lock前缀，会产生两个线程都认为自己加锁成功了，进而同时进入了临界区；后者的情况相对复杂，通过gdb attach到那个进程去，会发现两个线程内部，看到的锁所在的内存，都是1，然额还不知道这是缓存一致性导致的问题，还是乱序执行导致的问题。