C++ 中的 std::atomic_flag_test_and_set, std::atomic_flag_test_and_set_explicit 函数

C++ 中的 std::atomic_flag_test_and_set 和 std::atomic_flag_test_and_set_explicit 函数是 <atomic> 库的一部分，在实现无锁、线程安全的操作中至关重要。这些函数作用于 std::atomic_flag，它是一种简单的原子类型，专门用于布尔标志，具有两种可能的状态：设置和清除。这对于实现基本的自旋锁非常有用。

std::atomic_flag_test_and_set

目的：此函数用于检查标志当前是否已设置 (true)，如果未设置，则设置标志。所有这些操作都是原子性的，这意味着一旦一个线程修改了标志，其他线程就无法同时修改。这对于确保函数操作是线程安全的至关重要。

用法： flag.test_and_set()

返回值：它返回标志的先前值（true 或 false）。如果标志已设置，函数将返回 true。如果标志未设置，它将把标志设置为 true 并返回 false。

示例用例： std::atomic_flag_test_and_set 的典型用例是在自旋锁中。线程可以循环重复调用 test_and_set，直到函数返回 false，表示它成功设置了标志并“锁定了”资源。

示例代码

输出

 
In critical section
In critical section 

说明

在此示例中，test_and_set 用于获取锁。如果标志已设置，它会一直循环（自旋），直到另一个线程清除标志。当临界区完成后，lock_flag.clear() 释放锁，允许其他线程进入。

std::atomic_flag_test_and_set_explicit

目的： std::atomic_flag_test_and_set_explicit 是 test_and_set 的一个更高级版本，允许程序员指定内存顺序。内存顺序会影响不同线程之间如何感知标志上的操作，这可能会影响多线程程序的性能和正确性。

用法： flag.test_and_set_explicit(order)

参数

• 顺序：这是操作的内存顺序，可以是以下几种选项之一
• std::memory_order_relaxed：无同步或排序约束。
• std::memory_order_acquire：确保当前线程中在 acquire 之后的操作不会被移到 acquire 之前。
• std::memory_order_release：确保当前线程中在 release 之前的所有操作都不会被移到 release 之后。
• std::memory_order_acq_rel：同时具有 acquire 和 release 语义。
• std::memory_order_seq_cst：确保线程之间的顺序一致性。

返回值：与 test_and_set 类似，它返回标志的先前状态（如果已设置，则为 true；如果未设置，则为 false）。

示例代码

std::atomic_flag_test_and_set 和 std::atomic_flag_test_and_set_explicit 函数在 C++ 中的主要区别

这些 函数之间的一些主要区别如下