std::atomic_exchange, std::atomic_exchange_explicit

定义于头文件 `<atomic>`
template< class T > T atomic_exchange( std::atomic<T>* obj, typename std::atomic<T>::value_type desired ) noexcept;	(1)	(自 C++11)
template< class T > T atomic_exchange( volatile std::atomic<T>* obj, typename std::atomic<T>::value_type desired ) noexcept;	(2)	(自 C++11)
template< class T > T atomic_exchange_explicit( std::atomic<T>* obj, typename std::atomic<T>::value_type desired, std::memory_order order ) noexcept;	(3)	(自 C++11)
template< class T > T atomic_exchange_explicit( volatile std::atomic<T>* obj, typename std::atomic<T>::value_type desired, std::memory_order order ) noexcept;	(4)	(自 C++11)

1,2) 原子地将 obj 指向的值替换为 desired 的值，并返回 obj 先前持有的值，如同通过 obj->exchange(desired) 一样。

3,4) 原子地将 obj 指向的值替换为 desired 的值，并返回 obj 先前持有的值，如同通过 obj->exchange(desired, order) 一样。

[编辑] 参数

obj	-	指向要修改的原子对象的指针
desired	-	要存储在原子对象中的值
order	-	内存同步顺序

[编辑] 返回值

由 obj 指向的原子对象先前持有的值。

[编辑] 示例

可以使用原子交换操作在用户空间中实现自旋锁互斥锁，类似于 std::atomic_flag_test_and_set

运行此代码

#include <atomic>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
 
std::atomic<bool> lock(false); // holds true when locked
                               // holds false when unlocked
 
int new_line{1}; // the access is synchronized via atomic lock variable
 
void f(int n)
{
    for (int cnt = 0; cnt < 100; ++cnt)
    {
        while (std::atomic_exchange_explicit(&lock, true, std::memory_order_acquire))
            ; // spin until acquired
        std::cout << n << (new_line++ % 80 ? "" : "\n");
        std::atomic_store_explicit(&lock, false, std::memory_order_release);
    }
}
 
int main()
{
    std::vector<std::thread> v;
    for (int n = 0; n < 8; ++n)
        v.emplace_back(f, n);
    for (auto& t : v)
        t.join();
}

可能的输出

02222222222222222222222002222222222222222222222222222222222222222222222222222222
22222222200022222222202222211111111111110000011111111100000000000000110001111111
00011111000001111110000011111100000111000000001111111111111110000010000001001111
11011111111011111011000000000000111100000000000001111000011133333333333333333333
33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333
44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444
44444444444444444444555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555
55555555555555555555555555555555555555556666666666666666666666666666666666666666
66666666666666666666666666666666666666666666666666666666666677777777777777777777
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[编辑] 缺陷报告

以下行为更改缺陷报告被追溯应用于先前发布的 C++ 标准。

DR	应用于	已发布行为	正确行为
P0558R1	C++11	需要精确的类型匹配，因为 `T` 从多个参数推导而来	`T` 仅从以下项推导而来来自 obj

[编辑] 参见

exchange	原子地替换原子对象的值并获取先前持有的值 (`std::atomic<T>` 的公共成员函数) [编辑]
atomic_compare_exchange_weakatomic_compare_exchange_weak_explicitatomic_compare_exchange_strongatomic_compare_exchange_strong_explicit (C++11)(C++11)(C++11)(C++11)	原子地将原子对象的值与非原子参数进行比较，如果相等则执行原子交换，否则执行原子加载 (函数模板) [编辑]

std::atomic_exchange(std::shared_ptr) std::atomic_exchange_explicit(std::shared_ptr) (在 C++20 中弃用)(在 C++26 中移除)	为 std::shared_ptr 特化原子操作 (函数模板)
C 文档关于 atomic_exchange, atomic_exchange_explicit

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