语法

_Atomic ( type-name ) (1) (C11 起)
_Atomic type-name (2) (C11 起)

  • 1) 用作类型指定符；指代新的原子类型
  • 2) 用作类型限定符；指代 type-name 的原子版本。在此作用中，它可以与 const 、 volatile 及 restrict 混合使用。尽管不同于其他限定符， type-name 的原子版本可能拥有不同的大小、对齐以及对象表示。

type-name - 任何异于数组或函数的类型。对于 (1) ， type-name 亦不能为原子或 cvr 限定
头文件 定义 37 个宏，从 atomic_bool到 atomic_uintmax_t ，它们简化此关键词和内建及库类型的一同使用。

  1. _Atomic const int * p1;  // p 是指向 _Atomic const int 的指针
  2. const atomic_int * p2;   // 同上
  3. const _Atomic(int) * p3; // 同上

解释

原子类型的对象是仅有的避免数据竞争的对象，即它们可以被两个线程共时修改，或先被一个修改再被另一个读取。

每个原子对象都拥有关联于其自身的修改顺序，即对该对象的完整修改顺序。若从某个线程的视角来看，对于某原子对象M的修改 A 发生先于同一原子对象 M 的修改 B ，则在 M 的修改顺序中 A 的出现先于 B 。

注意即使每个原子对象都有其自身的修改顺序，它却不是全序；不同线程可能会观测到相异原子对象有相异的修改顺序。

对于所有原子运算，保证有四种连贯：

  • 写写连贯：若原子对象 M 的修改操作 A 先发生于 M 的修改操作 B ，则 M 的修改顺序中 A 出现早于 B 。
  • 读读连贯：若原子对象 M 的值计算 A 先发生于 M 的值计算 B ，且从 M 上的副效应 X 求得 A 值，则 B 所计算得的值要么是 X 所存储的值，要么是 M 上的副效应 Y 所存储的值，其中 Y 在 M 的修改顺序中出现后于 X 。
  • 读写连贯：若原子对象 M 的值计算 A 先发生于 M 上的操作 B ，则从 M 上的副效应 X 求得 A 值，这里 X 在 M 的修改顺序中出现先于 B 。
  • 写读连贯：若在原子对象 M 上的副效应 X 先发生于 M 的值计算 B ，则求值 B 从 X，或从在 M 的修改顺序中出现后于 X 的副效应 Y 求得其值。

一些原子运算亦是同步操作：它们可以拥有附加的释放语义、获取语义，或顺序一致语义。见 memory_order 。

内建的自增减运算符和复合赋值运算符是拥有完全序列一致顺序（如同用 memory_order_seq_cst ）的读-修改-写操作。若想要较不严格的同步语义，则可以用标准库函数替代。

原子属性仅对左值表达式有意义。左值到右值转换（模仿从原子区域到 CPU 寄存器的内存读取）会把原子性及其他限定符剥去。

注意

若编译器定义了宏常量 STDC_NO_ATOMICS(C11) ，则不提供关键词 _Atomic 以及 。

访问原子结构体/联合体的成员是未定义行为。

库类型 sig_atomic_t 不提供线程间同步或内存顺序，仅提供原子性。

volatile 类型不提供线程间同步、内存顺序或原子性。

关键词

_Atomic

示例

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <threads.h>
  3. #include <stdatomic.h>
  5. atomic_int acnt;
  6. int cnt;
  8. int f(void* thr_data)
  9. {
  10.     for(int n = 0; n < 1000; ++n) {
  11.         ++cnt;
  12.         ++acnt;
  13.         // 对于此例，宽松内存顺序是足够的，例如
  14.         // atomic_fetch_add_explicit(&acnt, 1, memory_order_relaxed);
  15.     }
  16.     return 0;
  17. }
  19. int main(void)
  20. {
  21.     thrd_t thr[10];
  22.     for(int n = 0; n < 10; ++n)
  23.         thrd_create(&thr[n], f, NULL);
  24.     for(int n = 0; n < 10; ++n)
  25.         thrd_join(thr[n], NULL);
  27.     printf("The atomic counter is %u\n", acnt);
  28.     printf("The non-atomic counter is %u\n", cnt);
  29. }

可能的输出：

  1. The atomic counter is 10000
  2. The non-atomic counter is 8644

引用

  • C11 standard (ISO/IEC 9899:2011):
    • 6.7.2.4 Atomic type specifiers (p: 121)
    • 7.17 Atomics (p: 273-286)