5.2.7 原子操作的释放函数

直到现在，我都还没有去描述成员函数对原子类型操作的形式。但是，在不同的原子类型中也有等价的非成员函数存在。大多数非成员函数的命名与对应成员函数有关，但是需要“atomic_”作为前缀(比如，std::atomic_load() )。这些函数都会被不同的原子类型所重载。在指定一个内存序列标签时，他们会分成两种：一种没有标签，另一种将“_explicit”作为后缀，并且需要一个额外的参数，或将内存顺序作为标签，亦或只有标签(例如，std::atomic_store(&atomic_var, new_value) 与 std::atomic_store_explicit(&atomic_var, ne w_value, std::memory_order_release )。不过，原子对象被成员函数隐式引用，所有释放函数都持有一个指向原子对象的指针(作为第一个参数)。

例如，std::atomic_is_lock_free()只有一种类型(虽然会被其他类型所重载)，并且对于同一个对象a， std::atomic_is_lock_free(&a) 返回值与a.is_lock_free()相同。同样的，std::atomic_load(&a) 和a.load()的作用一样，但需要注意的是，与a.load(std::memory_order_acquire)等价的操作是 std::atomic_load_explicit(&a, std::memory_order_acquire) 。

释放函数的设计是为了要与C语言兼容，在C中只能使用指针，而不能使用引用。例如， compare_exchange_weak()和compare_exchange_strong()成员函数的第一个参数(期望值)是一个引用，而 std::atomic_compare_exchange_weak() (第一个参数是指向对象的指针)的第二个参数是一个指针。 std::atomic_compare_exchange_weak_explicit() 也需要指定成功和失败的内存序列，而“比较/交换”成员函数都有一个单内存序列形式(默认是std::memory_order_seq_cst )，重载函数可以分别获取成功和失败内存序列。

对std::atomic_flag 的操作是“反潮流”的，在那些操作中它们“标志”的名称为： std::atomic_flag_test_and_set() 和 std::atomic_flag_clear() ，但是以“_explicit”为后缀的额外操作也能够指定内存顺序：std::atomic_flag_test_and_set_explicit() 和 std::atomic_flag_clear_explicit() 。

C++标准库也对在一个原子类型中的 std::shared_ptr<> 智能指针类型提供释放函数。这打破了“只有原子类型，才能提供原子操作”的原则，这里std::shared_ptr<> 肯定不是原子类型。但是，C++标准委员会感觉对此提供额外的函数是很重要的。可使用的原子操作有：load, store, exchange和compare/exchange，这些操作重载了标准原子类型的操作，并且获取一个std::shared_ptr<>* 作为第一个参数：

std::shared_ptr<my_data> p;void process_global_data()
{std::shared_ptr<my_data> local = std::atomic_load(&p);process_data(local);
}void update_global_data()
{std::shared_ptr<my_data> local(new my_data);std::atomic_store(&p, local);
}

作为和原子操作一同使用的其他类型，也提供“_explicit”变量，允许你指定所需的内存顺序，并且 std::atomic_is_lock_free() 函数可以用来确定实现是否使用锁，来保证原子性。

如之前的描述，标准原子类型不仅仅是为了避免数据竞争所造成的未定义操作，它们还允许用户对不同线程上的操作进行强制排序。这种强制排序是数据保护和同步操作的基础，例如，std::mutex 和 std::future<> 。所以，让我继续了解本章的真实意义：内存模型在并发方面的细节，如何使用原子操作同步数据和强制排序。

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