C++ 原子操作 atomic 的一些思考

在学习原子操作后，少有使用过，遗忘了不少，并还是有很多不了解的地方。比如，最近突然冒出的问题：

std::atomic在赋值、比较过程中，是原子操作吗？

为了验证结果，这里写了一个demo用来验证a == 1 和a = 1过程中，是否也是原子操作。

#include <atomic>

using namespace std;
int main() {
  atomic<int> a;

  if(a == 1)
  {
      a = 2;
  }
  else if(a.load() == 3)
  {
      a.store(4);
  }
  a.load();
}

汇编代码如下：

main:
        mov     eax, DWORD PTR [rsp-4]
        cmp     eax, 1
        je      .L4
        mov     eax, DWORD PTR [rsp-4]
        cmp     eax, 3
        je      .L5
.L3:
        mov     eax, DWORD PTR [rsp-4]
        mov     eax, 0
        ret
.L4:
        mov     eax, 2
        xchg    eax, DWORD PTR [rsp-4]
        jmp     .L3
.L5:
        mov     eax, 4
        xchg    eax, DWORD PTR [rsp-4]
        jmp     .L3

这样看，不是很直观，可以移步godbolt网站进行查看。

https://godbolt.org/z/n4bs3e3Kn

由汇编结果得出结论：

a == 1 与 a.load() == 2是一致的
a = 2 与 a.store(2)

然后，再查阅相关资料，从《C++ 标准库》一书中了解到，store() 和load()这些操作都保证是atomic（不可切割的），同时，还提到：

对于atomic类型，你可以继续使用有用而寻常的操作，像是赋值、自动转换为整型、递增、递减等
std::atomic<bool> ab(false);
ab = true;
if(ab){
    ...
}

std::atomic<int> ai(0);
int x = ai;
ai = 10;
ai++;
ai-=17;

那么，这里也进一步证实了，问题的答案。

补充

这段话需要细细品味

store()会对影响所及的内存区执行一个所谓release操作，确保此前所有内存操作不论是否为atomic，在store发挥效用之前都变成“可被其他线程看见”

load()会对影响所及的内存区执行一个所谓acquire操作，确保随后所有内存操作不论是否为atomic，在load之后都变成“可被其他线程看见”

我的理解：“所影响的内存区”指这个原子变量的内存区以及所关联的内存区，“可被其他线程看见”相当于，在执行原子操作时，把这个过程隐藏了，其他线程看不见，那么其他线程就无法进行更改，执行完原子操作之后，再显示出来，这样其他线程能看见了，就可以进行读写操作了。
简而言之，就是store()先对所在内存区进行delete清空操作，不用管之前的内存区是什么样子，因为已经清空了，然后再进行加锁的赋值操作，赋值完后解锁。load()先对所在内存区进行加锁操作，获取到值后，解锁。

需要注意的点

用val赋值初始化原子变量时，不是原子操作。

std::atomic<T> a = val;//这个不是原子操作
std::atomic<T> b(val);//原子操作

递增、递减其实是重载操作，调用的fetch_add() 和fetch_sub()并返回拷贝的值，+= 和-=等同于fetch_add() 和fetch_sub()

C++ 原子操作 atomic 的一些思考

补充

猜你喜欢