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  一個CAS操作的過程可以用以下c程式碼表示:  在使用上,通常會記錄下某塊記憶體中的"舊值",通過對"舊值"進行一系列的操作後得到"新值",然後通過CAS操作將"新值"與"舊值"進行交換。如果這塊記憶體的值在這期間內沒被修改過,則"舊值"會與記憶體中的資料相同,這時CAS操作將會成功執行 使記憶體中的資料變為"新值"。如果記憶體中的值在這期間內被修改過,則一般來說"舊值"會與記憶體中的資料不同,這時CAS操作將會失敗,"新值"將不會被寫入記憶體。

  在應用中CAS可以用於實現無鎖資料結構,常見的有無鎖佇列(先入先出) 以及無鎖堆(先入後出)。對於可在任意位置插入資料的連結串列以及雙向連結串列,實現無鎖操作的難度較大。。

  ABA問題是無鎖結構實現中常見的一種問題,可基本表述為: 對於P1來說,數值A未發生過改變,但實際上A已經被變化過了,繼續使用可能會出現問題。在CAS操作中,由於比較的多是指標,這個問題將會變得更加嚴重。試想如下情況: 有一個堆(先入後出)中有top和節點A,節點A目前位於堆頂top指標指向A。現在有一個程序P1想要pop一個節點,因此按照如下無鎖操作進行  而程序P2在執行CAS操作之前打斷了P1,並對堆進行了一系列的pop和push操作,使堆變為如下結構: 程序P2首先pop出NodeA,之後又Push了兩個NodeB和C,由於記憶體管理機制中廣泛使用的記憶體重用機制,導致NodeC的地址與之前的NodeA一致。  這時P1又開始繼續執行,在執行CAS操作時,由於top依舊指向的是NodeA的地址(實際上已經變為NodeC),因此將top的值修改為了NodeX,這時堆結構如下: 經過CAS操作後,top指標錯誤的指向了NodeX而不是NodeB。

  CAS操作基於CPU提供的原子操作指令實現。對於Intel X86處理器,可通過在彙編指令前增加LOCK字首來鎖定系統匯流排,使系統匯流排在彙編指令執行時無法訪問相應的記憶體地址。而各個編譯器根據這個特點實現了各自的原子操作函式。
比較並交換(compare and swap, CAS),是原子操作的一種,可用於在多執行緒程式設計中實現不被打斷的資料交換操作,從而避免多執行緒同時改寫某一資料時由於執行順序不確定性以及中斷的不可預知性產生的資料不一致問題。 該操作通過將記憶體中的值與指定資料進行比較,當數值一樣時將記憶體中的資料替換為新的值。