Question

考虑我有两个原子布尔如下。

private:
    std::atomic_bool x;
    std::atomic_bool y;

我可以说以下操作是原子的吗？或者我是否必须使用lock_guard来确保它们被分配在一起？

x = y = true; // are two bools assigned together atomically?

还考虑在另一个帖子中我想读这些布尔值。

if(!x && !y) ...

我的假设是，这不是原子的，或许更好地使用atomic<int>？

Answer 1

不，不是。原子操作所保证的只是变量上没有中间操作。在您的示例中，完全有可能y被分配，不相关的事情发生（但仅在另一个线程中;在当前线程中，由于operator=隐含的内存栅栏，因此不会发生重新排序原子），然后x被分配。阅读时也是如此。

如果您真的希望这些操作是原子的，那么您需要使用封装两条信息的单一原子类型。有很多方法可以做到这一点;您可以使用char并以某些位掩码操作为代价来使用不同的位，您可以使用16位整数，但我将使用最清晰的（IMHO）方法进行说明：具有两个布尔值的结构。

struct MyBools {
  bool x;
  bool y;
};

bool operator==(const MyBools& lhs, const MyBools& rhs) {
    return lhs.x == rhs.x && lhs.y == rhs.y;
}

using MyAtomicBools = std::atomic<MyBools>;

MyAtomicBools b{true, true};
...
if (b == MyBools{false, false}) { ... }

这可能会也可能不会优化，也不会使用16位整数并手动输出两个布尔值。 gcc似乎非常好地优化了这一点;它将set操作转换为单个write +内存区域，但clang也不会这样做：https://godbolt.org/g/moiT9Y。

Answer 2

x = y = true; // are two bools assigned together atomically?

该行显然不是原子操作，因为x和y位于内存中的两个不同位置：不可能同时设置两个不连续的位置³彼此相同。

原子词意味着读或写是在一个cpu周期内完成的，所以一个变量是安全的，但x和y是两个 不同的 原子变量。

如果您有任何疑问，请不要犹豫，通过使用反汇编来查看生成的二进制代码。

if(!x && !y) ...

相同：CPU必须通过复制值来访问两个不同变量的值进入自己的寄存器，进行布尔评估，否定并执行评估²;显然不是原子操作。

¹肯定不是那么简单，但从高级语言开发者的角度来看，你应该认为这是 ²再次它不是那么简单，因为编译器可以进行优化，而CPU可以自己做一些事情 ³即使连续的位置，总大小必须在一个循环中可读/写：cpu在一个循环中显然不能读取1Mo数据，即使所有数据是连续并排的。

是原子操作的多个赋值，原子操作吗？

2 个答案: