原子类型
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[编辑] 语法
_Atomic ( 类型名 ) |
(1) | (自 C11 起) | |||||||
_Atomic 类型名 |
(2) | (自 C11 起) | |||||||
| 类型名 | - | 除数组或函数以外的任何类型。对于 (1)，类型名 也不得为原子或 cvr 限定的。 |
头文件 <stdatomic.h> 定义了 37 个方便的类型别名，从 atomic_bool 到 atomic_uintmax_t，它们简化了使用此关键字与内置类型和库类型的操作。
_Atomic const int * p1; // p is a pointer to an atomic const int const atomic_int * p2; // same const _Atomic(int) * p3; // same
如果宏常量 __STDC_NO_ATOMICS__ 由编译器定义，则不提供关键字 _Atomic。
[编辑] 解释
原子类型的对象是唯一不受 数据竞争 影响的对象；也就是说，它们可以被两个线程并发修改，或者被一个线程修改并被另一个线程读取。
每个原子对象都有与其关联的修改顺序，它是对该对象进行的修改的总顺序。如果从某个线程的角度来看，对某个原子 M 的修改 A 在 发生之前 对同一个原子 M 的修改 B，那么在 M 的修改顺序中，A 发生在 B 之前。
注意，尽管每个原子对象都有其自己的修改顺序，但没有一个单一的总顺序；不同的线程可能以不同的顺序观察对不同原子对象的修改。
对于所有原子操作，保证有四种一致性
- 写写一致性：如果修改原子对象 M 的操作 A 发生之前 修改 M 的操作 B，那么 A 出现在 M 的修改顺序中 B 之前。
- 读读一致性：如果对原子对象 M 的值计算 A 发生在对 M 的值计算 B 之前，并且 A 从对 M 的副作用 X 获取其值，那么 B 计算的值要么是 X 存储的值，要么是 X 存储的值对 M 的副作用 Y，其中 Y 出现在 M 的修改顺序中 X 之后。
- 读写一致性：如果对原子对象 M 的值计算 A 发生之前 对 M 的操作 B，那么 A 从对 M 的副作用 X 获取其值，其中 X 出现在 B 的修改顺序中 B 之前。
- 写读一致性：如果对原子对象 M 的副作用 X 发生之前 对 M 的值计算 B，那么评估 B 从 X 或从出现在 X 之后的副作用 Y 获取其值 M 的修改顺序。
某些原子操作也是同步操作；它们可能具有额外的释放语义、获取语义或顺序一致语义。请参阅 内存顺序。
内置 增量和递减运算符 和 复合赋值 是具有完全顺序一致排序的读-修改-写原子操作（就像使用 memory_order_seq_cst 一样）。如果需要更宽松的同步语义，可以使用 标准库函数 代替。
原子属性仅对 左值表达式 有意义。左值到右值转换（模拟从原子位置到 CPU 寄存器的内存读取）会剥离原子性以及其他限定符。
| 本节内容不完整 原因：更多，审查与 memory_order 和原子库页面的交互 |
[编辑] 注意
访问原子结构体/联合体的成员是未定义的行为。
库类型 sig_atomic_t 不提供线程间同步或内存排序，仅提供原子性。
易变的 类型不提供线程间同步、内存排序或原子性。
建议实现确保 _Atomic(T) 在 C 中的表示与 std::atomic<T> 在 C++ 中的表示相同对于每种可能的类型 T。用于确保原子性和内存排序的机制应该兼容。
[编辑] 关键字
[编辑] 示例
#include <stdio.h> #include <threads.h> #include <stdatomic.h> atomic_int acnt; int cnt; int f(void* thr_data) { for(int n = 0; n < 1000; ++n) { ++cnt; ++acnt; // for this example, relaxed memory order is sufficient, e.g. // atomic_fetch_add_explicit(&acnt, 1, memory_order_relaxed); } return 0; } int main(void) { thrd_t thr[10]; for(int n = 0; n < 10; ++n) thrd_create(&thr[n], f, NULL); for(int n = 0; n < 10; ++n) thrd_join(thr[n], NULL); printf("The atomic counter is %u\n", acnt); printf("The non-atomic counter is %u\n", cnt); }
可能的输出
The atomic counter is 10000 The non-atomic counter is 8644
[编辑] 参考文献
- C17 标准 (ISO/IEC 9899:2018)
- 6.7.2.4 原子类型说明符 (p: 87)
- 7.17 原子 <stdatomic.h> (p: 200-209)
- C11 标准 (ISO/IEC 9899:2011)
- 6.7.2.4 原子类型说明符 (p: 121)
- 7.17 原子 <stdatomic.h> (p: 273-286)
[编辑] 另请参见
| C 文档 用于 线程 (并发支持库)
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| C++ 文档 用于 原子
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