原子变量 - C 编程语言

简介

原子变量是在多线程编程中用于同步操作的一种数据类型。在 C11 标准中，标准库提供了 <stdatomic.h> 头文件用于定义和使用原子变量。

原子变量可以保证多个线程对它的操作是原子的（即不可分割的操作），从而避免线程间的竞争和数据的不一致性。

本文将介绍原子变量在 C 编程语言中的基本用法和注意事项。

定义原子变量

定义原子变量需要使用 _Atomic 关键字，如下所示：

_Atomic int count;

常见的原子变量类型

常见的原子变量类型有以下几种：

• _Atomic bool：布尔类型
• _Atomic char：字符类型
• _Atomic short：短整数类型
• _Atomic int：整数类型
• _Atomic long：长整数类型
• _Atomic long long：长长整数类型
• _Atomic float：单精度浮点数类型
• _Atomic double：双精度浮点数类型

原子操作

原子变量支持多种原子操作（atomic operation），可以通过下面的语法进行调用：

atomic_fetch_op(object, operand);

其中，object 表示原子变量，operand 表示操作数，fetch_op 表示操作类型，可以是以下几种：

• add：加法运算
• sub：减法运算
• and：按位与运算
• or：按位或运算
• xor：按位异或运算
• nand：按位与非运算
• exchange：交换变量的值
• compare_exchange_strong：比较并交换变量的值（强版本）
• compare_exchange_weak：比较并交换变量的值（弱版本）

下面以 add 和 compare_exchange_strong 为例进行说明。

add

add 操作表示对原子变量进行加法运算。例如，假设原子变量 count 的初始值为 1，可以使用以下代码对其进行加 1 操作：

atomic_fetch_add(&count, 1);

compare_exchange_strong

compare_exchange_strong 操作表示比较并交换变量的值。例如，假设原子变量 count 的初始值为 1，可以使用以下代码进行比较并交换操作：

int expected = 1;
int newval = 2;
atomic_compare_exchange_strong(&count, &expected, newval);

在上面的代码中，只有当 count 的值等于 expected 时，才会将 count 的值替换为 newval。如果 count 的值不等于 expected，则操作不会进行。此外，返回值为 true 表示操作成功，返回值为 false 表示操作失败。