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typedef

静态断言 (C11)

属性 (C23)

 

语法

_Atomic ( 类型名 )	(1)	(C11 起)
_Atomic 类型名	(2)	(C11 起)

1) 用作类型说明符；指代新的原子类型

2) 用作类型限定符；指代 类型名 的原子版本。在此用法中，它可以与 const、volatile 及 restrict 混合使用，但不同于其他限定符，类型名 的原子版本可能拥有不同的大小、对齐以及对象表示。

类型名

-

除数组或函数外的任意类型。对于 (1)，类型名 亦不能为原子或被 cvr 限定

头文件 <stdatomic.h> 定义了 37 个便利类型别名，从 atomic_bool 到 atomic_uintmax_t，它们简化了此关键词与内建及库类型的组合使用。

_Atomic const int * p1;  // p 是指向 atomic const int 的指针
const atomic_int * p2;   // 同上
const _Atomic(int) * p3; // 同上

若编译器定义了宏常量 __STDC_NO_ATOMICS__，则不提供关键词 _Atomic。

解释

原子类型的对象是仅有的免除数据竞争的对象；即它们可以被两个线程共时修改，或被一个修改并被另一个读取。

每个原子对象都拥有关联于其自身的修改顺序，即对该对象的修改的全序。若从某个线程的视角来看，对于某原子对象 M 的修改 A 发生早于同一原子对象 M 的修改 B，则在 M 的修改顺序中 A 出现早于 B。

注意即使每个原子对象都有其自身的修改顺序，却并无单独的全序；不同线程可能会观测到不同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 发生早于 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 发生早于 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 的修改顺序中出现晚于 X。
• 读写连贯：若原子对象 M 的值计算 A 发生早于 M 上的操作 B，则从 M 上的副效应 X 求得 A 值，这里 X 在 M 的修改顺序中出现早于 B。
• 写读连贯：若在原子对象 M 上的副效应 X 发生早于 M 的值计算 B，则求值 B 从 X，或从在 M 的修改顺序中出现晚于 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。

注解

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定序，仅提供原子性。

volatile 类型不提供线程间同步、内存定序或原子性。

推荐实现确保对于每个可能的类型 T，C 中 _Atomic(T) 的表示与 C++ 中 std::atomic<T> 的相同。用于确保原子性与内存顺序的机制应该兼容。

关键词

_Atomic

示例

运行此代码

#include <stdio.h>
#include <threads.h>
#include <stdatomic.h>
 
atomic_int acnt;
int cnt;
 
int f(void* thr_data)
{
    for(int n = 0; n < 1000; ++n) {
        ++cnt;
        ++acnt;
        // 对于此例，宽松内存顺序是足够的，例如
        // atomic_fetch_add_explicit(&acnt, 1, memory_order_relaxed);
    }
    return 0;
}
 
int main(void)
{
    thrd_t thr[10];
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_create(&thr[n], f, NULL);
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_join(thr[n], NULL);
 
    printf("The atomic counter is %u\n", acnt);
    printf("The non-atomic counter is %u\n", cnt);
}

可能的输出：

The atomic counter is 10000
The non-atomic counter is 8644

引用

• C17 标准（ISO/IEC 9899:2018）：

• 6.7.2.4 Atomic type specifiers （第 87 页）

• 7.17 Atomics <stdatomic.h> （第 200-209 页）

• C11 标准（ISO/IEC 9899:2011）：

• 6.7.2.4 Atomic type specifiers （第 121 页）

• 7.17 Atomics <stdatomic.h> （第 273-286 页）