std::atomic提供线程安全的原子操作，支持基本类型的读写、修改、比较交换及内存序控制，用于避免数据竞争，实现高效无锁编程。
在C++中，std::atomic 用于实现线程安全的原子操作，避免多个线程同时访问共享变量时出现数据竞争。它定义在 <atomic> 头文件中，适用于布尔值、整数、指针等基本类型。
1. 基本用法：声明和初始化
可以使用 std::atomic<T> 来包装支持原子操作的基本类型：
- 整型：int、long、bool 等
- 指针类型
#include <atomic>
#include <iostream>
std::atomic<int> counter{0}; // 初始化为0
std::atomic<bool> ready{false}; // 布尔标志
std::atomic<int*> ptr{nullptr}; // 原子指针
2. 原子读写操作
默认情况下，load() 和 store() 提供原子读取和写入：
counter.store(10); // 原子写入 int value = counter.load(); // 原子读取
也可以使用赋值和解引用操作符（但建议明确调用 load/store 以增强可读性）：
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counter = 5; // 等价于 store(5) int val = counter; // 等价于 load()
3. 原子修改操作（常用在计数器场景）
支持自增、自减、加减等操作，常用于多线程计数：
- fetch_add(n)：返回旧值，然后加 n
- fetch_sub(n)：返回旧值，然后减 n
- operator++() 和 operator--()：前置版本是原子的
#include <thread>
#include <vector>
void increment(std::atomic<int>& cnt) {
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
cnt++; // 原子自增
}
}
int main() {
std::atomic<int> cnt{0};
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
threads.emplace_back(increment, std::ref(cnt));
}
for (auto& t : threads) {
t.join();
}
std::cout << "Final count: " << cnt.load() << "\n";
return 0;
}
4. 比较并交换（CAS）：实现无锁逻辑
compare_exchange_weak() 和 compare_exchange_strong() 是实现无锁编程的核心：
bool success = counter.compare_exchange_weak(expected, desired);
如果当前值等于 expected，则设为 desired，并返回 true；否则将 expected 更新为当前值，返回 false。
典型用法：int expected = counter.load();
int desired;
do {
desired = expected + 1;
} while (!counter.compare_exchange_weak(expected, desired));
这段代码实现了安全的自增，即使在并发环境下也不会出错。
5. 内存序（Memory Order）控制
所有原子操作都可以指定内存顺序，控制同步行为和性能：
- memory_order_relaxed：最弱，仅保证原子性
- memory_order_acquire / release：用于同步线程间的数据访问
- memory_order_seq_cst：默认，最强一致性（顺序一致性）
std::atomic<bool> flag{false};
int data = 0;
// 线程1：写数据
data = 42;
flag.store(true, std::memory_order_release);
// 线程2：读数据
if (flag.load(std::memory_order_acquire)) {
std::cout << data << "\n"; // 安全读取
}
基本上就这些。std::atomic 不复杂但容易忽略细节，正确使用能有效提升多线程程序性能与安全性。注意不是所有类型都支持原子操作，复杂对象应配合互斥锁使用。
