`<atomic>`

Статья
10/12/2023

Определяет классы и шаблоны классов для создания типов, поддерживающих атомарные операции.

Синтаксис

#include <atomic>

Замечания

Примечание.

В коде, скомпилированном с помощью /clr:pureэтого заголовка, блокируется. Обе /clr:pure версии не /clr:safe рекомендуется использовать в Visual Studio 2017 и более поздних версиях.

Атомарная операция имеет два ключевых свойства, которые помогают использовать несколько потоков для правильного управления объектом без использования mutex блокировок.

Так как атомарная операция неразличима, вторая атомарная операция с тем же объектом из другого потока может получить состояние объекта только до или после первой атомарной операции.
На основе его memory_order аргумента атомарная операция устанавливает требования к упорядочению для видимости эффектов других атомарных операций в том же потоке. Следовательно, она подавляет оптимизации компилятора, которые нарушают требования к упорядоченности.

На некоторых платформах бывает невозможно эффективно реализовать атомарные операции для некоторых типов без использования блокировок mutex. Атомарный тип не является lock-free , если атомарные операции с этим типом не используют блокировки.

C++11: в обработчиках сигналов можно выполнять атомарные операции с объектом obj , если obj.is_lock_free() или atomic_is_lock_free(x) есть true.

atomic_flag Класс предоставляет минимальный атомарный тип, содержащий bool флаг. Его операции всегда являются неблокирующими.

Шаблон atomic<T> класса хранит объект своего типа T аргумента и предоставляет атомарный доступ к такому сохраненном значению. Его можно создать с помощью любого типа, который можно скопировать с помощью и memcpy проверить для равенства.memcmp В частности, его можно использовать с пользовательскими типами, которые соответствуют этим требованиям, и во многих случаях с типами с плавающей запятой.

Шаблон также имеет ряд специализаций для целочисленных типов и частичную специализацию для указателей. Эти специализации предоставляют дополнительные операции, недоступные в основном шаблоне.

Специализации для указателей

Частичные специализации atomic<T *> применяются для всех типов указателей. Они предоставляют методы для расчетов с указателями.

Специализации для целочисленных типов

Специализации atomic<integral> применяются для всех целочисленных типов. Они предоставляют дополнительные операции, недоступные через первичный шаблон.

Каждый тип atomic<integral> имеет соответствующий макрос, который можно использовать в if directive для определения во время компиляции, являются ли операции этого типа неблокирующими. Если значение макроса равно нулю, операции с типом не блокируются без блокировки. Если значение равно 1, операции могут быть неблокирующими, и требуется проверка времени выполнения. Если значение равно 2, операции являются неблокирующими. Вы можете использовать функцию atomic_is_lock_free для определения во время выполнения, являются ли операции с типом неблокирующими.

Для каждого целочисленного типа существует соответствующий именованный атомарный тип, который управляет объектом этого целочисленного типа. Каждый тип atomic_integral имеет тот же набор функций-членов, что и соответствующий экземпляр atomic<T>, и может быть передан в любую из атомарных функций, не являющихся членами.

Тип `atomic_integral`	Целочисленный тип	Макрос `atomic_is_lock_free`
`atomic_char`	`char`	`ATOMIC_CHAR_LOCK_FREE`
`atomic_schar`	`signed char`	`ATOMIC_CHAR_LOCK_FREE`
`atomic_uchar`	`unsigned char`	`ATOMIC_CHAR_LOCK_FREE`
`atomic_char16_t`	`char16_t`	`ATOMIC_CHAR16_T_LOCK_FREE`
`atomic_char32_t`	`char32_t`	`ATOMIC_CHAR32_T_LOCK_FREE`
`atomic_wchar_t`	`wchar_t`	`ATOMIC_WCHAR_T_LOCK_FREE`
`atomic_short`	`short`	`ATOMIC_SHORT_LOCK_FREE`
`atomic_ushort`	`unsigned short`	`ATOMIC_SHORT_LOCK_FREE`
`atomic_int`	`int`	`ATOMIC_INT_LOCK_FREE`
`atomic_uint`	`unsigned int`	`ATOMIC_INT_LOCK_FREE`
`atomic_long`	`long`	`ATOMIC_LONG_LOCK_FREE`
`atomic_ulong`	`unsigned long`	`ATOMIC_LONG_LOCK_FREE`
`atomic_llong`	`long long`	`ATOMIC_LLONG_LOCK_FREE`
`atomic_ullong`	`unsigned long long`	`ATOMIC_LLONG_LOCK_FREE`

Typedef имена существуют для специализаций атомарного шаблона для некоторых типов, определенных в заголовке <inttypes.h>.

Атомарный тип	`Typedef` Name
`atomic_int8_t`	`atomic<int8_t>`
`atomic_uint8_t`	`atomic<uint8_t>`
`atomic_int16_t`	`atomic<int16_t>`
`atomic_uint16_t`	`atomic<uint16_t>`
`atomic_int32_t`	`atomic<int32_t>`
`atomic_uint32_t`	`atomic<uint32_t>`
`atomic_int64_t`	`atomic<int64_t>`
`atomic_uint64_t`	`atomic<uint64_t>`
`atomic_int_least8_t`	`atomic<int_least8_t>`
`atomic_uint_least8_t`	`atomic<uint_least8_t>`
`atomic_int_least16_t`	`atomic<int_least16_t>`
`atomic_uint_least16_t`	`atomic<uint_least16_t>`
`atomic_int_least32_t`	`atomic<int_least32_t>`
`atomic_uint_least32_t`	`atomic<uint_least32_t>`
`atomic_int_least64_t`	`atomic<int_least64_t>`
`atomic_uint_least64_t`	`atomic<uint_least64_t>`
`atomic_int_fast8_t`	`atomic<int_fast8_t>`
`atomic_uint_fast8_t`	`atomic<uint_fast8_t>`
`atomic_int_fast16_t`	`atomic<int_fast16_t>`
`atomic_uint_fast16_`	`atomic<uint_fast16_t>`
`atomic_int_fast32_t`	`atomic<int_fast32_t>`
`atomic_uint_fast32_t`	`atomic<uint_fast32_t>`
`atomic_int_fast64_t`	`atomic<int_fast64_t>`
`atomic_uint_fast64_t`	`atomic<uint_fast64_t>`
`atomic_intptr_t`	`atomic<intptr_t>`
`atomic_uintptr_t`	`atomic<uintptr_t>`
`atomic_size_t`	`atomic<size_t>`
`atomic_ptrdiff_t`	`atomic<ptrdiff_t>`
`atomic_intmax_t`	`atomic<intmax_t>`
`atomic_uintmax_t`	`atomic<uintmax_t>`

Структуры

Имя	Описание
`atomic` Структура	Описывает объект, выполняющий `atomic` операции с хранимым значением.
`atomic_flag` Структура	Описывает объект, который автоматически устанавливает и очищает флаг `bool`.

Перечисления

Имя	Описание
`memory_order` Перечисления	Предоставляет символьные имена для операций синхронизации в областях памяти. Эти операции влияют на то, как присвоения в одном потоке становятся видимыми в другом.

Функции

В следующем списке функции, которые не заканчиваются _explicit семантикой соответствующего _explicit, за исключением того, что они имеют неявные memory_order аргументы memory_order_seq_cst.

Имя	Описание
`atomic_compare_exchange_strong`	`atomic compare and exchange` Выполняет операцию.
`atomic_compare_exchange_strong_explicit`	`atomic compare and exchange` Выполняет операцию.
`atomic_compare_exchange_weak`	`weak atomic compare and exchange` Выполняет операцию.
`atomic_compare_exchange_weak_explicit`	`weak atomic compare and exchange` Выполняет операцию.
`atomic_exchange`	Заменяет сохраненное значение.
`atomic_exchange_explicit`	Заменяет сохраненное значение.
`atomic_fetch_add`	Добавляет указанное значение к существующему хранимому значению.
`atomic_fetch_add_explicit`	Добавляет указанное значение к существующему хранимому значению.
`atomic_fetch_and`	Выполняет битовое значение "and" (`&`) для указанного значения и существующего сохраненного значения.
`atomic_fetch_and_explicit`	Выполняет битовое значение "and" (`&`) для указанного значения и существующего сохраненного значения.
`atomic_fetch_or`	Выполняет битовое значение "или" (`\|`) для указанного значения и существующего сохраненного значения.
`atomic_fetch_or_explicit`	Выполняет битовое значение "или" (`\|`) для указанного значения и существующего сохраненного значения.
`atomic_fetch_sub`	Вычитает указанное значение из существующего хранимого значения.
`atomic_fetch_sub_explicit`	Вычитает указанное значение из существующего хранимого значения.
`atomic_fetch_xor`	Выполняет побитовое "эксклюзивное или" (`^`) значение указанного значения и существующее хранимое значение.
`atomic_fetch_xor_explicit`	Выполняет побитовое "эксклюзивное или" (`^`) значение указанного значения и существующее хранимое значение.
`atomic_flag_clear`	Устанавливает флаг в объекте `atomic_flag` в значение `false`.
`atomic_flag_clear_explicit`	Устанавливает флаг в объекте `atomic_flag` в значение `false`.
`atomic_flag_test_and_set`	Устанавливает флаг в объекте `atomic_flag` в значение `true`.
`atomic_flag_test_and_set_explicit`	Устанавливает флаг в объекте `atomic_flag` в значение `true`.
`atomic_init`	Задает сохраненное значение в объекте `atomic`.
`atomic_is_lock_free`	Указывает, являются ли атомарные операции с указанным объектом неблокирующими.
`atomic_load`	Атомарным образом получает значение.
`atomic_load_explicit`	Атомарным образом получает значение.
`atomic_signal_fence`	Действует как правило `fence` , которое устанавливает требования к упорядочению памяти между заборами в вызывающем потоке с обработчиками сигналов, выполняемыми в одном потоке.
`atomic_store`	Атомарным образом сохраняет значение.
`atomic_store_explicit`	Атомарным образом сохраняет значение.
`atomic_thread_fence`	Действует в качестве `fence` того, что устанавливает требования к упорядочению памяти в отношении других заборов.
`kill_dependency`	Разрывает возможную цепочку зависимостей.

См. также

Справочник по файлам заголовков
Справочник по стандартной библиотеке C++