在Go语言中实现结构体的原子比较与交换：策略与实践

type node_t struct {
    value interface{}
    next  pointer_t // 假设这里需要原子更新
}

type pointer_t struct {
    ptr   *node_t
    count uint
}

import (
    "sync/atomic"
    "unsafe"
)

// 假设我们有2位可以用来存储count (0-3)
const (
    countMask uintptr = 0x3 // 低2位
    ptrMask   uintptr = ^countMask
)

// encodePtrAndCount 将指针和计数编码为单个uintptr
func encodePtrAndCount(ptr *node_t, count uint) uintptr {
    // 确保count不会超出可用位数
    if count > countMask {
        panic("count exceeds available bits")
    }
    // 确保ptr是8字节对齐的，这样低2位才可用
    if uintptr(unsafe.Pointer(ptr))&countMask != 0 {
        panic("pointer not sufficiently aligned for bit stealing")
    }
    return uintptr(unsafe.Pointer(ptr)) | uintptr(count)
}

// decodePtrAndCount 从uintptr中解码出指针和计数
func decodePtrAndCount(encoded uintptr) (*node_t, uint) {
    ptr := (*node_t)(unsafe.Pointer(encoded & ptrMask))
    count := uint(encoded & countMask)
    return ptr, count
}

// 假设node_t的next字段现在直接存储编码后的uintptr
// type node_t struct {
//     value interface{}
//     next  uintptr // 存储编码后的指针和计数
// }

// 示例CAS操作（伪代码，需要包装在实际逻辑中）
func tryUpdateNext(node *node_t, oldPtr *node_t, oldCount uint, newPtr *node_t, newCount uint) bool {
    oldEncoded := encodePtrAndCount(oldPtr, oldCount)
    newEncoded := encodePtrAndCount(newPtr, newCount)

    // 使用atomic.CompareAndSwapUintptr进行原子操作
    return atomic.CompareAndSwapUintptr(&node.next, oldEncoded, newEncoded)
}

import (
    "sync/atomic"
    "unsafe"
)

type pointer_t struct {
    ptr   *node_t
    count uint
}

type node_t struct {
    value interface{}
    next  *pointer_t // 修改为指针类型
}

// UpdateNext atomically updates the next pointer_t in a node.
// It attempts to replace the old state (oldNextP) with a new state (newNextP).
// Returns true on success, false otherwise (e.g., if oldNextP was not the current value).
func UpdateNext(node *node_t, oldNextP *pointer_t, newNextP *pointer_t) bool {
    // atomic.CompareAndSwapPointer expects unsafe.Pointer
    return atomic.CompareAndSwapPointer(
        (*unsafe.Pointer)(unsafe.Pointer(&node.next)), // 地址
        unsafe.Pointer(oldNextP),                       // 旧值
        unsafe.Pointer(newNextP),                       // 新值
    )
}

// 假设我们想更新node的next字段，使其指向一个新的节点newNode，并增加计数
func exampleUpdate(node *node_t, newNode *node_t) {
    for {
        // 1. 原子读取当前的next指针
        oldNextPtr := atomic.LoadPointer((*unsafe.Pointer)(unsafe.Pointer(&node.next)))
        oldNext := (*pointer_t)(oldNextPtr)

        // 如果oldNext为nil，表示next尚未初始化，需要特殊处理
        if oldNext == nil {
            // 初始化一个空的pointer_t，然后尝试CAS
            initialNext := &pointer_t{ptr: nil, count: 0}
            if atomic.CompareAndSwapPointer(
                (*unsafe.Pointer)(unsafe.Pointer(&node.next)),
                nil,
                unsafe.Pointer(initialNext),
            ) {
                // 成功初始化，现在oldNext指向initialNext
                oldNext = initialNext
                oldNextPtr = unsafe.Pointer(initialNext)
            } else {
                // 其他协程已经初始化了，重试
                continue
            }
        }

        // 2. 创建一个新副本并修改
        newNext := &pointer_t{
            ptr:   newNode,             // 设置新的ptr
            count: oldNext.count + 1, // 增加计数
        }

        // 3. 尝试原子替换：将旧的*pointer_t指针替换为新的*pointer_t指针
        if UpdateNext(node, oldNext, newNext) {
            // CAS成功，更新完成
            return
        }
        // CAS失败，说明在读取oldNext后，其他协程已经修改了node.next
        // 循环重试
    }
}