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Chinese translated version of Documentation/arch/arm/kernel_user_helpers.rst
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If you have any comment or update to the content, please contact the
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original document maintainer directly. However, if you have a problem
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communicating in English you can also ask the Chinese maintainer for
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help. Contact the Chinese maintainer if this translation is outdated
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or if there is a problem with the translation.
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Maintainer: Nicolas Pitre <nicolas.pitre@linaro.org>
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Dave Martin <dave.martin@linaro.org>
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Chinese maintainer: Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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Documentation/arch/arm/kernel_user_helpers.rst 的中文翻譯
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如果想評論或更新本文的內容，請直接聯繫原文檔的維護者。如果你使用英文
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交流有困難的話，也可以向中文版維護者求助。如果本翻譯更新不及時或者翻
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譯存在問題，請聯繫中文版維護者。
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英文版維護者： Nicolas Pitre <nicolas.pitre@linaro.org>
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Dave Martin <dave.martin@linaro.org>
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中文版維護者： 傅煒 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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中文版翻譯者： 傅煒 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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中文版校譯者： 宋冬生 Dongsheng Song <dongshneg.song@gmail.com>
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傅煒 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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以下爲正文
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內核提供的用戶空間輔助代碼
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在內核內存空間的固定地址處，有一個由內核提供並可從用戶空間訪問的代碼
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段。它用於向用戶空間提供因在許多 ARM CPU 中未實現的特性和/或指令而需
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內核提供幫助的某些操作。這些代碼直接在用戶模式下執行的想法是爲了獲得
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最佳效率，但那些與內核計數器聯繫過於緊密的部分，則被留給了用戶庫實現。
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事實上，此代碼甚至可能因不同的 CPU 而異，這取決於其可用的指令集或它
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是否爲 SMP 系統。換句話說，內核保留在不作出警告的情況下根據需要更改
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這些代碼的權利。只有本文檔描述的入口及其結果是保證穩定的。
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這與完全成熟的 VDSO 實現不同（但兩者並不衝突），儘管如此，VDSO 可阻止
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某些通過常量高效跳轉到那些代碼段的彙編技巧。且由於那些代碼段在返回用戶
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代碼前僅使用少量的代碼週期，則一個 VDSO 間接遠程調用將會在這些簡單的
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操作上增加一個可測量的開銷。
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在對那些擁有原生支持的新型處理器進行代碼優化時，僅在已爲其他操作使用
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了類似的新增指令，而導致二進制結果已與早期 ARM 處理器不兼容的情況下，
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用戶空間才應繞過這些輔助代碼，並在內聯函數中實現這些操作（無論是通過
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編譯器在代碼中直接放置，還是作爲庫函數調用實現的一部分）。也就是說，
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如果你編譯的代碼不會爲了其他目的使用新指令，則不要僅爲了避免使用這些
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內核輔助代碼，導致二進制程序無法在早期處理器上運行。
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新的輔助代碼可能隨着時間的推移而增加，所以新內核中的某些輔助代碼在舊
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內核中可能不存在。因此，程序必須在對任何輔助代碼調用假設是安全之前，
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檢測 __kuser_helper_version 的值（見下文）。理想情況下，這種檢測應該
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只在進程啓動時執行一次；如果內核版本不支持所需輔助代碼，則該進程可儘早
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中止執行。
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kuser_helper_version
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位置: 0xffff0ffc
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參考聲明:
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extern int32_t __kuser_helper_version;
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定義:
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這個區域包含了當前運行內核實現的輔助代碼版本號。用戶空間可以通過讀
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取此版本號以確定特定的輔助代碼是否存在。
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使用範例:
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#define __kuser_helper_version (*(int32_t *)0xffff0ffc)
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void check_kuser_version(void)
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{
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if (__kuser_helper_version < 2) {
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fprintf(stderr, "can't do atomic operations, kernel too old\n");
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abort();
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}
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}
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注意:
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用戶空間可以假設這個域的值不會在任何單個進程的生存期內改變。也就
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是說，這個域可以僅在庫的初始化階段或進程啓動階段讀取一次。
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kuser_get_tls
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-------------
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位置: 0xffff0fe0
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參考原型:
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void * __kuser_get_tls(void);
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輸入:
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lr = 返回地址
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輸出:
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r0 = TLS 值
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被篡改的寄存器:
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無
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定義:
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獲取之前通過 __ARM_NR_set_tls 系統調用設置的 TLS 值。
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使用範例:
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typedef void * (__kuser_get_tls_t)(void);
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#define __kuser_get_tls (*(__kuser_get_tls_t *)0xffff0fe0)
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void foo()
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{
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void *tls = __kuser_get_tls();
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printf("TLS = %p\n", tls);
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}
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注意:
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- 僅在 __kuser_helper_version >= 1 時，此輔助代碼存在
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（從內核版本 2.6.12 開始）。
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kuser_cmpxchg
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-------------
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位置: 0xffff0fc0
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參考原型:
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int __kuser_cmpxchg(int32_t oldval, int32_t newval, volatile int32_t *ptr);
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輸入:
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r0 = oldval
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r1 = newval
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r2 = ptr
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lr = 返回地址
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輸出:
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r0 = 成功代碼 (零或非零)
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C flag = 如果 r0 == 0 則置 1，如果 r0 != 0 則清零。
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被篡改的寄存器:
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r3, ip, flags
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定義:
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僅在 *ptr 爲 oldval 時原子保存 newval 於 *ptr 中。
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如果 *ptr 被改變，則返回值爲零，否則爲非零值。
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如果 *ptr 被改變，則 C flag 也會被置 1，以實現調用代碼中的彙編
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優化。
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使用範例:
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typedef int (__kuser_cmpxchg_t)(int oldval, int newval, volatile int *ptr);
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#define __kuser_cmpxchg (*(__kuser_cmpxchg_t *)0xffff0fc0)
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int atomic_add(volatile int *ptr, int val)
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{
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int old, new;
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do {
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old = *ptr;
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new = old + val;
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} while(__kuser_cmpxchg(old, new, ptr));
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return new;
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}
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注意:
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- 這個例程已根據需要包含了內存屏障。
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- 僅在 __kuser_helper_version >= 2 時，此輔助代碼存在
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（從內核版本 2.6.12 開始）。
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kuser_memory_barrier
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--------------------
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位置: 0xffff0fa0
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參考原型:
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void __kuser_memory_barrier(void);
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輸入:
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lr = 返回地址
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輸出:
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無
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被篡改的寄存器:
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無
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定義:
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應用於任何需要內存屏障以防止手動數據修改帶來的一致性問題，以及
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__kuser_cmpxchg 中。
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使用範例:
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typedef void (__kuser_dmb_t)(void);
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#define __kuser_dmb (*(__kuser_dmb_t *)0xffff0fa0)
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注意:
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- 僅在 __kuser_helper_version >= 3 時，此輔助代碼存在
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（從內核版本 2.6.15 開始）。
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kuser_cmpxchg64
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---------------
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位置: 0xffff0f60
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參考原型:
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int __kuser_cmpxchg64(const int64_t *oldval,
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const int64_t *newval,
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volatile int64_t *ptr);
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輸入:
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r0 = 指向 oldval
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r1 = 指向 newval
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r2 = 指向目標值
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lr = 返回地址
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輸出:
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r0 = 成功代碼 (零或非零)
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C flag = 如果 r0 == 0 則置 1，如果 r0 != 0 則清零。
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被篡改的寄存器:
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r3, lr, flags
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定義:
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僅在 *ptr 等於 *oldval 指向的 64 位值時，原子保存 *newval
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指向的 64 位值於 *ptr 中。如果 *ptr 被改變，則返回值爲零，
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否則爲非零值。
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如果 *ptr 被改變，則 C flag 也會被置 1，以實現調用代碼中的彙編
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優化。
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使用範例:
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typedef int (__kuser_cmpxchg64_t)(const int64_t *oldval,
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const int64_t *newval,
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volatile int64_t *ptr);
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#define __kuser_cmpxchg64 (*(__kuser_cmpxchg64_t *)0xffff0f60)
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int64_t atomic_add64(volatile int64_t *ptr, int64_t val)
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{
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int64_t old, new;
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||
|
||
do {
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old = *ptr;
|
||
new = old + val;
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} while(__kuser_cmpxchg64(&old, &new, ptr));
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||
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||
return new;
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}
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注意:
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- 這個例程已根據需要包含了內存屏障。
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- 由於這個過程的代碼長度（此輔助代碼跨越 2 個常規的 kuser “槽”），
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因此 0xffff0f80 不被作爲有效的入口點。
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- 僅在 __kuser_helper_version >= 5 時，此輔助代碼存在
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（從內核版本 3.1 開始）。
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