std::atomic_store 和 std::atomic_exchange 不交换

std::atomic_store and std::atomic_exchange do not exchange

本文关键字：std atomic 交换 store exchange      更新时间：2023-10-16

根据 en.cppreference.com，std::atomic_exchange和std::atomic_store相当于线程安全的std::swap。但这不是我在 g++ 或 clang++ 中得到的行为。

问题住在大肠杆菌上。（见下文）

不过，它打印了这个：

std::atomic_store
a: 0x1ed2c30    0
b: 0x1ed2c50    1
a: 0x1ed2c50    1
b: 0x1ed2c50    1
std::atomic_exchange
a: 0x1ed2c50    0
b: 0x1ed2c30    1
a: 0x1ed2c30    1
b: 0x1ed2c30    1

这是为什么呢？我做错了什么吗？我是否看错了文档？

代码清单

#include <iostream>
#include <memory>
int main()
{
    {
        std::cout << "std::atomic_storenn";
        auto a = std::make_shared<int>(0);
        auto b = std::make_shared<int>(1);
        std::cout
        << "a: " << a.get() << 't' << *a << 'n'
        << "b: " << b.get() << 't' << *b << 'n' << std::endl;
        std::atomic_store(&a, b);
        std::cout
        << "a: " << a.get() << 't' << *a << 'n'
        << "b: " << b.get() << 't' << *b << 'n' << std::endl;
    }
    {
        std::cout << "std::atomic_exchangenn";
        auto a = std::make_shared<int>(0);
        auto b = std::make_shared<int>(1);
        std::cout
        << "a: " << a.get() << 't' << *a << 'n'
        << "b: " << b.get() << 't' << *b << 'n' << std::endl;
        std::atomic_exchange(&a, b);
        std::cout
        << "a: " << a.get() << 't' << *a << 'n'
        << "b: " << b.get() << 't' << *b << 'n' << std::endl;
    }
}

这种描述有些误导。

它说，例如，

template<class T>
void atomic_store( std::shared_ptr<T>* p,
                   std::shared_ptr<T> r );

"有效"确实p->swap(r).就目前而言，这是正确的（实际上也是标准所说的）。

但是，r 是按值传递的函数参数，因此在函数返回之前被销毁。它不会影响调用方中的任何内容。

std::atomic_exchange不交换 a 和 b，它将 a 设置为 b 并返回 a 的前一个值。

你可以做： 

b = std::atomic_exchange(&a, b);

这将按您的预期工作（交换 a 和 b 的指针），但这不是线程安全的：如果多个线程同时访问对象b，这是未定义的行为。您不能做得更好，因为共享指针是一个复杂结构，通常包含两个数据成员（两个指针）。由于原子无锁交换需要硬件支持，因此这仅适用于基本类型（整数和指针）。

多年来，

我一直感到困惑，为什么"比较和交换"在其中swap。它不会交换任何东西。它设置检查预览的值，如果检查失败，则返回当前值。因此，atomic_exchange绝不等同于std：：swap。

相反，它是一种检查和设置模式，所以我总是更喜欢 CAS 表示比较和设置。

看起来最接近我想要的行为是这样的：

    std::atomic_store(
        &b,
        std::atomic_exchange(
            &a,
            b
        )
    );

但是，这不是严格意义上的原子。 a和b可能会在几分之一秒内指向相同的地址。

就我而言，只要它们始终指向有效的、定义明确的对象，这种行为是可以接受的。

相关文章：