std::atomic_flag

Определён в заголовке `<atomic>`
struct atomic_flag;		(начиная с C++11)

std::atomic_flag — атомарный булев тип. В отличие от всех специализаций std::atomic, для него гарантируется отсутствие блокировок. В отличие от std::atomic<bool>, std::atomic_flag не предоставляет операций загрузки и сохранения.

Функции-члены

(конструктор)	создаёт atomic_flag (открытая функция-член)
operator= [удалён]	оператор присваивания (удалён) (открытая функция-член)
clear	атомарно устанавливает флаг в значение `false` (открытая функция-член)
test_and_set	атомарно устанавливает флаг в значение `true` и возвращает его предыдущее значение (открытая функция-член)
test (C++20)	атомарно возвращает значение флага (открытая функция-член)
wait (C++20)	блокирует поток до получения уведомления и изменения атомарного значения (открытая функция-член)
notify_one (C++20)	уведомляет как минимум один поток, ожидающий атомарный объект (открытая функция-член)
notify_all (C++20)	уведомляет все потоки, заблокированные в ожидании атомарного объекта (открытая функция-член)

Пример

Демонстрацию мьютекса на основе спин-блокировки можно реализовать в пользовательском пространстве с помощью atomic_flag. Следует учитывать, что спин-блокировки на практике крайне сомнительны.

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

class mutex
{
    std::atomic_flag m_{};

  public:
    void lock() noexcept
    {
        while (m_.test_and_set(std::memory_order_acquire))
#if defined(__cpp_lib_atomic_wait) && __cpp_lib_atomic_wait >= 201907L
            // Since C++20, locks can be acquired only after notification in the unlock,
            // avoiding any unnecessary spinning.
            // Note that even though wait guarantees it returns only after the value has
            // changed, the lock is acquired after the next condition check.
            m_.wait(true, std::memory_order_relaxed)
#endif
                ;
    }
    bool try_lock() noexcept
    {
        return !m_.test_and_set(std::memory_order_acquire);
    }
    void unlock() noexcept
    {
        m_.clear(std::memory_order_release);
#if defined(__cpp_lib_atomic_wait) && __cpp_lib_atomic_wait >= 201907L
        m_.notify_one();
#endif
    }
};

static mutex m;

static int out{};

void f(std::size_t n)
{
    for (std::size_t cnt{}; cnt < 40; ++cnt)
    {
        std::lock_guard lock{m};
        std::cout << n << ((++out % 40) == 0 ? '\n' : ' ');
    }
}

int main()
{
    std::vector<std::thread> v;
    for (std::size_t n{}; n < 10; ++n)
        v.emplace_back(f, n);
    for (auto &t : v)
        t.join();
}

Возможный вывод:

0 1 1 2 0 1 3 2 3 2 0 1 2 3 2 3 0 1 3 2 0 1 2 3 2 3 0 3 2 3 2 3 2 3 1 2 3 0 1 3
2 3 2 0 1 2 3 0 1 2 3 2 0 1 2 3 0 1 2 3 2 3 2 3 2 0 1 2 3 2 3 0 1 3 2 3 0 2 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 3 2 0 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 0 3
2 3 0 3 0 3 2 3 0 3 2 3 2 3 0 2 3 0 3 2 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

См. также

atomic_flag_test_and_setatomic_flag_test_and_set_explicit (C++11)(C++11)	атомарно устанавливает флаг в значение `true` и возвращает его предыдущее значение (функция)
atomic_flag_clearatomic_flag_clear_explicit (C++11)(C++11)	атомарно устанавливает значение флага в `false` (функция)
atomic_flag_waitatomic_flag_wait_explicit (C++20)(C++20)	блокирует поток до получения уведомления и изменения флага (функция)
atomic_flag_notify_one (C++20)	уведомляет поток, заблокированный в atomic_flag_wait (функция)
atomic_flag_notify_all (C++20)	уведомляет все потоки, заблокированные в atomic_flag_wait (функция)
ATOMIC_FLAG_INIT (C++11)	инициализирует `std::atomic_flag` значением `false` (макроконстанта)
Документация по C для `atomic_flag`

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