Есть ли функция TestAndSet(volatile int *lock) в общей библиотеке C?

В стандарте C11 ваш флаг будет выглядеть так:

#include <stdatomic.h>

// Lock-free atomic flag, initially unset. Note: do not use "volatile"
atomic_flag lock = ATOMIC_FLAG_INIT;

и есть стандартные функции:

_Bool atomic_flag_test_and_set(volatile atomic_flag *object);

который выполняет требуемую операцию.

Обратите внимание, что ваш образец реализации недействителен, поскольку флаг может быть изменен другим потоком между чтением и записью lock_ptr. Я тестировал с clang 3.7 и gcc 5.x, и они реализовали atomic_flag_test_and_set как инструкцию по сборке XCHG.

Кроме того, ваша функция Critical реализует «спин-блокировку», т.е. она будет максимально загружать ЦП, постоянно пытаясь изменить флаг. Это хорошая идея только в тех случаях, когда блокировка будет удерживаться только в течение нескольких циклов ЦП. Дополнительные сведения по этой теме см. в этой теме.

Для обычного использования, когда код, защищенный критической секцией, может выполнять системный вызов, было бы предпочтительнее использовать средство операционной системы для ожидания флага незанятости.

Библиотека потоков C11 включает мьютекс. По состоянию на 2015 год, по-видимому, нет основного компилятора Комбинация /library изначально поддерживает поток C11, хотя, как было сказано в этом потоке, существует проект github, который реализует потоки C11 поверх потоков POSIX.

Конечно, вы можете использовать проверенную временем технику #if для выбора CRITICAL_SECTION в Windows и мьютекс библиотеки pthread во всех других ОС.

Об использовании volatile: это не является ни необходимым, ни достаточным для многопоточности.

Этого достаточно недостаточно, поскольку он не гарантирует атомарности. Неустойчивый объект может по-прежнему считываться/записываться одновременно несколькими потоками (гонка данных, UB). Вы должны использовать атомарные объекты либо с помощью C11 Atomics, либо с помощью специфичной для компилятора атомарной функции.

И это не необходимо, потому что, начиная с C11, спецификация языка включает правила упорядочения памяти, которые не позволяют компилятору переупорядочивать операции над атомарными элементами. Вы можете прочитать больше о различных поддерживаемых моделях заказа памяти в стандарте C11 (или N1570).

volatile sig_atomic_t рекомендовался в C99 как своего рода хак, потому что в стандарте C99 не было никакого понятия о заборе памяти. Однако, продвигаясь вперед, теперь, когда доступны настоящие атомы, изменчивый хак должен быть отправлен в кучу мусора.

C11 содержит новую атомарную библиотеку, которая обеспечивает эту функциональность. См. функции atomic_flag_test_and_set; просто замените int* на atomic_flag*

Вы можете просто использовать функции mutex (mtx_*), предоставленные в threads.h C11, вместо запускаете собственную синхронизацию.

Это часто делается с помощью встроенного языка ассемблера или расширений компилятора. Например, вы можете использовать атомарные функции GCC в и линукс и винда. Компилятор Microsoft C может иметь что-то эквивалентное.

В Linux (и вообще во всех *nix-ах) вы можете использовать pthread:

#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex;
void init_mutex() {
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
}
void lock_mutex() {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
}
void release_mutex() {
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
void delete_mutex() {
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
}

Можно, конечно, получить указатель на mutex и привести его к int*, но это бессмысленно! Эти четыре функции выполняют:

• init_mutex - Вызов при запуске программы, ресурсы инициализации могут быть вызваны даже до main (отметьте это __attribute__((constructor)) перед ключевым словом "void".
• delete_mutex - Вызвать окончание программы, освободить ресурсы.
• lock_mutex — заблокирует вашу блокировку, не позволяя другим потокам получить доступ к этой функции (нет возможности ограничить ее между процессами).
• release_mutex — вызовите его, чтобы сообщить среде выполнения, что критический раздел завершен и готов принять следующий поток.

Эти функции будут строить очередь потоков, ожидающих мьютекса. См. этот пример (шесть потоков):

A -> B -> C -> D -> E -> [MUTEX] -> F (critical) -> [MUTEX END]
[F] release_mutex
A -> B -> C -> D -> [MUTEX] -> E (critical) -> [MUTEX END] -> F

Я не знаю, как это сделать в Windows. если вы думаете о чем-то общем для Linux и Windows, это нехорошо. Если вы думаете об оборудовании, я должен сказать НЕТ! Потоки управляются ядром (иногда библиотекой C).