std::atomic
| 定义于头文件 <atomic>
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| template< class T > struct atomic; |
(1) | (C++11 起) |
| template< class U > struct atomic<U*>; |
(2) | (C++11 起) |
| 定义于头文件 <memory>
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| template<class U> struct atomic<std::shared_ptr<U>>; |
(3) | (C++20 起) |
| template<class U> struct atomic<std::weak_ptr<U>>; |
(4) | (C++20 起) |
每个 std::atomic 模板的实例化和全特化定义一个原子类型。若一个线程写入原子对象，同时另一线程从它读取，则行为良好定义（数据竞争的细节见内存模型）。
另外，对原子对象的访问可以建立线程间同步，并按 std::memory_order 所对非原子内存访问定序。
std::atomic 既不可复制亦不可移动。
特化
初等模板
初等 std::atomic 模板可用任何满足可复制构造 (CopyConstructible) 及可复制赋值 (CopyAssignable) 的可平凡复制 (TriviallyCopyable) 类型 T 特化。若下列任何值为 false 则程序为谬构：
- std::is_trivially_copyable<T>::value
- std::is_copy_constructible<T>::value
- std::is_move_constructible<T>::value
- std::is_copy_assignable<T>::value
- std::is_move_assignable<T>::value
std::atomic<bool> 使用初等模板。它保证是标准布局结构体。
部分特化
标准库为下列类型提供 std::atomic 模板的特化，它们拥有初等模板所不拥有的额外属性：
2) 对所有指针类型的部分特化 std::atomic<U*> 。这些特化拥有标准布局、平凡默认构造函数 (C++20 前)和平凡析构函数。除了为所有原子类型提供的操作，这些特化额外支持适合指针类型的原子算术运算，例如 fetch_add 、 fetch_sub 。
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3-4) 为 std::shared_ptr 和 std::weak_ptr 提供部分特化 std::atomic<std::shared_ptr<U>> 和 std::atomic<std::weak_ptr<U>> 。 细节见 std::atomic<std::shared_ptr> 和 std::atomic<std::weak_ptr> 。 |
(C++20 起) |
对整数类型的特化
以下列整数类型之一实例化时， std::atomic 提供适合于整数类型的额外原子操作，例如 fetch_add 、 fetch_sub 、 fetch_and 、 fetch_or 、 fetch_xor ：
- 字符类型 char 、 char8_t (C++20 起)、 char16_t 、 char32_t 和 wchar_t ；
- 标准有符号整数类型： signed char 、 short 、 int 、 long 和 long long ；
- 标准无符号整数类型： unsigned char 、 unsigned short 、 unsigned int 、 unsigned long 和 unsigned long long ；
- 任何头文件 <cstdint> 中的 typedef 所需的额外整数类型。
另外，结果的 std::atomic<Integral> 特化拥有标准布局、平凡默认构造函数 (C++20 前)和平凡析构函数。定义有符号整数算术为使用补码；无未定义结果。
对浮点类型的特化以浮点类型 float 、 double 和 long double 之一实例化时， 另外，结果的 无操作导致未定义行为，即使结果不能以浮点类型表示。有效的浮点环境可能不同于调用方线程的浮点环境。 |
(C++20 起) |
类型别名
为 bool 和所有上面列出的整数类型提供如下类型别名：
| 类型别名 | 定义 |
| std::atomic_bool | std::atomic<bool> |
| std::atomic_char | std::atomic<char> |
| std::atomic_schar | std::atomic<signed char> |
| std::atomic_uchar | std::atomic<unsigned char> |
| std::atomic_short | std::atomic<short> |
| std::atomic_ushort | std::atomic<unsigned short> |
| std::atomic_int | std::atomic<int> |
| std::atomic_uint | std::atomic<unsigned int> |
| std::atomic_long | std::atomic<long> |
| std::atomic_ulong | std::atomic<unsigned long> |
| std::atomic_llong | std::atomic<long long> |
| std::atomic_ullong | std::atomic<unsigned long long> |
| std::atomic_char8_t (C++20) | std::atomic<char8_t> |
| std::atomic_char16_t | std::atomic<char16_t> |
| std::atomic_char32_t | std::atomic<char32_t> |
| std::atomic_wchar_t | std::atomic<wchar_t> |
| std::atomic_int8_t | std::atomic<std::int8_t> |
| std::atomic_uint8_t | std::atomic<std::uint8_t> |
| std::atomic_int16_t | std::atomic<std::int16_t> |
| std::atomic_uint16_t | std::atomic<std::uint16_t> |
| std::atomic_int32_t | std::atomic<std::int32_t> |
| std::atomic_uint32_t | std::atomic<std::uint32_t> |
| std::atomic_int64_t | std::atomic<std::int64_t> |
| std::atomic_uint64_t | std::atomic<std::uint64_t> |
| std::atomic_int_least8_t | std::atomic<std::int_least8_t> |
| std::atomic_uint_least8_t | std::atomic<std::uint_least8_t> |
| std::atomic_int_least16_t | std::atomic<std::int_least16_t> |
| std::atomic_uint_least16_t | std::atomic<std::uint_least16_t> |
| std::atomic_int_least32_t | std::atomic<std::int_least32_t> |
| std::atomic_uint_least32_t | std::atomic<std::uint_least32_t> |
| std::atomic_int_least64_t | std::atomic<std::int_least64_t> |
| std::atomic_uint_least64_t | std::atomic<std::uint_least64_t> |
| std::atomic_int_fast8_t | std::atomic<std::int_fast8_t> |
| std::atomic_uint_fast8_t | std::atomic<std::uint_fast8_t> |
| std::atomic_int_fast16_t | std::atomic<std::int_fast16_t> |
| std::atomic_uint_fast16_t | std::atomic<std::uint_fast16_t> |
| std::atomic_int_fast32_t | std::atomic<std::int_fast32_t> |
| std::atomic_uint_fast32_t | std::atomic<std::uint_fast32_t> |
| std::atomic_int_fast64_t | std::atomic<std::int_fast64_t> |
| std::atomic_uint_fast64_t | std::atomic<std::uint_fast64_t> |
| std::atomic_intptr_t | std::atomic<std::intptr_t> |
| std::atomic_uintptr_t | std::atomic<std::uintptr_t> |
| std::atomic_size_t | std::atomic<std::size_t> |
| std::atomic_ptrdiff_t | std::atomic<std::ptrdiff_t> |
| std::atomic_intmax_t | std::atomic<std::intmax_t> |
| std::atomic_uintmax_t | std::atomic<std::uintmax_t> |
注意： std::atomic_intN_t 、 std::atomic_uintN_t 、 std::atomic_intptr_t 及 atomic_uintptr_t 分别若且唯若定义了 std::intN_t 、 std::uintN_t 、 std::intptr_t 及 std::uintptr_t 才有定义。
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提供额外的特殊用途类型别名：
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(C++20 起) |
成员类型
| 成员类型 | 定义 |
value_type
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T (无论是否特化)
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difference_type
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value_type (仅对 atomic<Integral> 和 atomic<Floating> (C++20 起) 特化)std::ptrdiff_t (仅对 atomic<U*> 特化)
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difference_type 不在初等 atomic 模板中，或不在对 std::shared_ptr 和 std::weak_ptr 的部分特化中定义。
成员函数
| 构造原子对象 (公开成员函数) | |
| 存储值于原子对象 (公开成员函数) | |
| 检查原子对象是否免锁 (公开成员函数) | |
| 原子地以非原子对象替换原子对象的值 (公开成员函数) | |
| 原子地获得原子对象的值 (公开成员函数) | |
| 从原子对象加载值 (公开成员函数) | |
| 原子地替换原子对象的值并获得它先前持有的值 (公开成员函数) | |
| 原子地比较原子对象与非原子参数的值，若相等则进行交换，若不相等则进行加载 (公开成员函数) | |
| (C++20) |
阻塞线程直至被提醒且原子值更改 (公开成员函数) |
| (C++20) |
提醒至少一个在原子对象上的等待中阻塞的线程 (公开成员函数) |
| (C++20) |
提醒所有在原子对象上的等待中阻塞的线程 (公开成员函数) |
常量 | |
| [静态] (C++17) |
指示该类型是否始终免锁 (公开静态成员常量) |
特化成员函数
| 原子地将参数加到存储于原子对象的值，并返回先前保有的值 (公开成员函数) | |
| 原子地从存储于原子对象的值减去参数，并获得先前保有的值 (公开成员函数) | |
| 原子地进行参数和原子对象的值的逐位与，并获得先前保有的值 (公开成员函数) | |
| 原子地进行参数和原子对象的值的逐位或，并获得先前保有的值 (公开成员函数) | |
| 原子地进行参数和原子对象的值的逐位异或，并获得先前保有的值 (公开成员函数) | |
| 令原子值增加或减少一 (公开成员函数) | |
| 加、减，或与原子值进行逐位与、或、异或 (公开成员函数) |
注解
存在等价于 std::atomic 所有成员函数的非成员函数模板。这些非成员函数可以额外对非 std::atomic 特化的类型重载，但不能保证原子性。标准库中仅有的这种类型是 std::shared_ptr<U> 。
gcc 和 clang 上，此处描述的某些功能要求通过 -latomic 链接。
缺陷报告
下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。
| DR | 应用于 | 出版时的行为 | 正确行为 |
|---|---|---|---|
| LWG 2441 | C++11 | 添加了(可选)定宽整数类型的特化 | |
| P0558R1 | C++11 | 实质上重写了规定以解决数个问题 | |
| LWG 3012 | C++11 | std::atomic<T> 对任何可平凡复制但非可复制的 T 容许
|
禁止这种特化 |
参阅
| (C++11) |
免锁的布尔原子类型 (类) |
| (C++20) |
原子共享指针 (类模板特化) |
| (C++20) |
原子弱指针 (类模板特化) |
引用
- C++11 standard (ISO/IEC 14882:2011):
- 29.5 Atomic types [atomics.types.generic]