Энтони Уильямс - Параллельное программирование на С++ в действии. Практика разработки многопоточных программ

Таблица 5.2.Соответствие между стандартными атомарными и встроенными typedef

Да уж, типов немало! Но есть простая закономерность — атомарный тип, соответствующий стандартному typedef T, имеет такое же имя с префиксом atomic_: atomic_T. То же самое относится и к встроенным типам с тем исключением, что signedсокращается до s, unsigned— до u, a long long— до llong. Вообще говоря, проще написать std::atomicдля нужного вам типа T, чем пользоваться альтернативными именами.

Стандартные атомарные типы не допускают копирования и присваивания в обычном смысле, то есть не имеют копирующих конструкторов и операторов присваивания. Однако им все же можно присваивать значения соответствующих встроенных типов, и они поддерживают неявные преобразования в соответствующие встроенные типы. Кроме того, в них определены функции-члены load(), store(), exchange(), compare_exchange_weak()и compare_exchange_strong(). Поддерживаются также составные операторы присваивания (там, где это имеет смысл) +=, -=, *=, |=и т.д., а для целочисленных типов и специализаций std::atomic<>для указателей — еще и операторы ++и --. Этим операторам соответствуют также именованные функции-члены с идентичной функциональностью: fetch_add(), fetch_or()и т.д. Операторы присваивания возвращают сохраненное значение, а именованные функции-члены — значение, которое объект имел до начала операции. Это позволяет избежать потенциальных проблем, связанных с тем, что обычно операторы присваивания возвращают ссылку на объект в левой части. Чтобы получить из такой ссылки сохраненное значение, программа должна была бы выполнить еще одну операцию чтения, но тогда между присваиванием и чтением другой поток мог бы модифицировать значение, открывая дорогу гонке.

Но шаблон класса std::atomic<>— не просто набор специализаций. В нем есть основной шаблон, который можно использовать для создания атомарного варианта пользовательского типа. Поскольку это обобщенный шаблон класса, определены только операции load(), store()(а также присваивание значения пользовательского типа и преобразования в пользовательский тип), exchange(), compare_exchange_weak()и compare_exchange_strong().

У любой операции над атомарными типами имеется необязательный аргумент, задающий требования к семантике упорядочения доступа к памяти. Точный смысл различных вариантов упорядочения обсуждается в разделе 5.3. Пока же достаточно знать, что операции разбиты на три категории.

• Операции сохранения , для которых можно задавать упорядочение memory_order_relaxed, memory_order_releaseи memory_оrder_sеq_cst.

• Операции загрузки , для которых можно задавать упорядочение memory_order_relaxed, memory_order_consume, memory_order_acquireи memory_order_seq_cst.

• Операции чтения-модификации-записи , для которых можно задавать упорядочение memory_order_relaxed, memory_order_consume, memory_order_acquire, memory_order_release, memory_order_acq_relи memory_order_seq_cst.

По умолчанию для всех операций подразумевается упорядочение memory_оrder_sеq_cst.

Теперь рассмотрим, какие операции можно производить над каждым из стандартных атомарных типов, начиная с std::atomic_flag.