C++ 并发编程指南（11）原子操作 | 11.2、atomic_flag
前言
C++ atomic_flag是C++标准库中的一个原子标志类，用于实现线程间的同步和互斥。它是C++11引入的，提供了一种轻量级的原子操作方式，可以用于实现简单的互斥锁和条件变量等功能。
一、atomic_flag
std::atomic_flag是 C++11 标准库中的一个类，它提供了一种简单的、无锁的、低开销的原子操作。std::atomic_flag通常用于那些只需要两个状态的场景，例如作为一个标志或者是一个锁。它只能进行两种操作：设置（clear()）和清除（test_and_set()）。
1、特点
- 简单性：
std::atomic_flag提供了最基础的原子操作，没有提供复杂的比较和交换（compare-and-swap）或加载/存储操作。 - 无锁：使用
std::atomic_flag可以实现无锁编程，这通常意味着更高的性能，但也可能导致更复杂的代码。 - 低开销：由于
std::atomic_flag的操作非常简单，所以它的开销通常比其他更复杂的原子类型要小。
2、成员函数
clear()：将标志设置为false。test_and_set()：设置标志为true，并返回之前的值。test_and_set_explicit()：与test_and_set()类似，但可以指定一个内存顺序参数。test_and_reset()：设置标志为false，并返回之前的值。test_and_reset_explicit()：与test_and_reset()类似，但可以指定一个内存顺序参数。wait()：等待标志变为false。notify_one()：唤醒等待该标志的一个线程。notify_all()：唤醒等待该标志的所有线程。
3、示例
下面是一个简单的示例，展示了如何使用 std::atomic_flag 来实现一个简单的自旋锁：
#include <atomic>
#include <thread>
#include <iostream>
std::atomic_flag lock = ATOMIC_FLAG_INIT;
void critical_section() {
while (lock.test_and_set()) {
// 如果锁被其他线程持有，则忙等待（自旋）
}
// 临界区代码
std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " is in the critical section.\n";
lock.clear(); // 释放锁
}
int main() {
std::thread t1(critical_section);
std::thread t2(critical_section);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
在这个示例中，两个线程尝试进入临界区。由于使用了
std::atomic_flag作为锁，所以只有一个线程能够同时进入临界区。当一个线程进入临界区后，它会设置lock为true，然后执行临界区代码。当临界区代码执行完毕后，它会将lock清除为false，允许其他线程进入临界区。
4、注意事项
std::atomic_flag的初始值是不确定的，除非你使用ATOMIC_FLAG_INIT进行初始化。- 由于
std::atomic_flag的功能非常简单，它可能不适合所有场景。对于更复杂的原子操作，你可能需要使用std::atomic模板类。 - 在使用
std::atomic_flag实现自旋锁时，需要注意忙等待（自旋）可能会导致 CPU 资源浪费。在需要等待较长时间的情况下，使用其他类型的锁（如互斥锁）可能更为合适。
原文地址：https://blog.csdn.net/cloud323/article/details/137855029
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