CAS

📌 CAS

CAS (Compare-And-Swap) — атомарная операция, применяемая в многопоточных средах для синхронизации данных без использования Lock или Mutex. Используется в реализациях Spinlock, lock-free структур и протоколов.

🧠 Как работает

CAS принимает три аргумента:

1. Адрес (memory location)
2. Ожидаемое значение
3. Новое значение

CAS сравнивает текущее значение по адресу с ожидаемым, и если они равны — заменяет его на новое. Всё происходит атомарно.

// Псевдокод
bool CAS(addr, expected, new) {
    if (*addr == expected) {
        *addr = new;
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

На аппаратном уровне реализуется через:

• Инструкции типа CMPXCHG (x86), LDREX/STREX (ARM)

• CPU-поддержку атомарных операций и Memory barrier

Используется для:

• Lock-free очередей и стеков

• Spinlock и Atomic переменных

• Reference counting без блокировок

⚙️ Где применяется

Область	Назначение
Multicore CPU	Безопасный доступ к общей памяти
RTOS	Реализация fast-path без блокировок
Kernel	Управление состоянием процессов, TCB
User-space library	Реализация Mutex, Semaphore, Queue

✅ Преимущества

• Не требует блокировок

• Высокая производительность при низком конфликте

• Основа для lock-free и wait-free алгоритмов

❌ Недостатки

• Требует циклического повторения при неудаче

• ABA problem — значение может измениться и вернуться

• Поддержка ограничена архитектурой