std::atomic_exchange, std::atomic_exchange_explicit

Определено в заголовочном файле `<atomic>`
template< class T > T atomic_exchange( std::atomic<T>* obj, typename std::atomic<T>::value_type desired ) noexcept;	(1)	(начиная с C++11)
template< class T > T atomic_exchange( volatile std::atomic<T>* obj, typename std::atomic<T>::value_type desired ) noexcept;	(2)	(начиная с C++11)
template< class T > T atomic_exchange_explicit( std::atomic<T>* obj, typename std::atomic<T>::value_type desired, std::memory_order order ) noexcept;	(3)	(начиная с C++11)
template< class T > T atomic_exchange_explicit( volatile std::atomic<T>* obj, typename std::atomic<T>::value_type desired, std::memory_order order ) noexcept;	(4)	(начиная с C++11)

1,2) Атомарно заменяет значение, на которое указывает obj, значением desired и возвращает ранее хранившееся значение obj, как если бы это выполнялось с помощью obj->exchange(desired).

3,4) Атомарно заменяет значение, на которое указывает obj, значением desired и возвращает ранее хранившееся значение obj, как если бы это выполнялось с помощью obj->exchange(desired, order).

Параметры

obj	-	указатель на изменяемый атомарный объект
desired	-	значение, сохраняемое в атомарном объекте
order	-	порядок синхронизации памяти

Возвращаемое значение

Значение, ранее хранившееся в атомарном объекте, на который указывает obj.

Пример

Мьютекс на основе спин-блокировки можно реализовать в пользовательском пространстве с помощью операции атомарного обмена, аналогично std::atomic_flag_test_and_set:

#include <atomic>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>

std::atomic<bool> lock(false); // holds true when locked
                               // holds false when unlocked

int new_line{1}; // the access is synchronized via atomic lock variable

void f(int n)
{
    for (int cnt = 0; cnt < 100; ++cnt)
    {
        while (std::atomic_exchange_explicit(&lock, true, std::memory_order_acquire))
            ; // spin until acquired
        std::cout << n << (new_line++ % 80 ? "" : "\n");
        std::atomic_store_explicit(&lock, false, std::memory_order_release);
    }
}

int main()
{
    std::vector<std::thread> v;
    for (int n = 0; n < 8; ++n)
        v.emplace_back(f, n);
    for (auto& t : v)
        t.join();
}

Возможный вывод:

02222222222222222222222002222222222222222222222222222222222222222222222222222222
22222222200022222222202222211111111111110000011111111100000000000000110001111111
00011111000001111110000011111100000111000000001111111111111110000010000001001111
11011111111011111011000000000000111100000000000001111000011133333333333333333333
33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333
44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444
44444444444444444444555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555
55555555555555555555555555555555555555556666666666666666666666666666666666666666
66666666666666666666666666666666666666666666666666666666666677777777777777777777
77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777

Отчёты об ошибках

Следующие отчёты об ошибках, изменяющие поведение, были применены ретроактивно к ранее опубликованным стандартам C++.

Отчёт об ошибке	Применён к	Поведение согласно опубликованной версии	Правильное поведение
P0558R1	C++11	требовалось точное совпадение типов, поскольку `T` выводился из нескольких аргументов	`T` выводится только из `obj`

См. также

exchange	атомарно заменяет значение атомарного объекта и получает ранее хранившееся значение (открытая функция-член `std::atomic<T>`)
atomic_compare_exchange_weakatomic_compare_exchange_weak_explicitatomic_compare_exchange_strongatomic_compare_exchange_strong_explicit (C++11)(C++11)(C++11)(C++11)	атомарно сравнивает значение атомарного объекта с неатомарным аргументом и выполняет атомарный обмен, если значения равны, или атомарную загрузку, если они не равны (шаблон функции)

std::atomic_exchange(std::shared_ptr) std::atomic_exchange_explicit(std::shared_ptr) (устарело в C++20)(удалено в C++26)	специализирует атомарные операции для `std::shared_ptr` (шаблон функции)
Документация по C для `atomic_exchange, atomic_exchange_explicit`

© cppreference.com
Licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike Unported License v3.0.
https://en.cppreference.com/cpp/atomic/atomic_exchange