std::atomic_flag 是最轻量的无锁原子布尔类型，专为实现自旋锁设计，仅支持 test_and_set() 和 clear()，强制 lock-free 且初始化必须用 ATOMIC_FLAG_INIT 或 {}。
std::atomic_flag 是 C++ 中最轻量的原子布尔类型，它不提供 load() 或 store()，只支持 test_and_set() 和 clear() —— 这恰恰让它成为实现**无锁自旋锁**的理想起点。
为什么不用 std::atomic 做自旋锁？
看似更直观，但 std::atomic 的 exchange(true, std::memory_order_acquire) 在某些平台（如 ARM）可能生成较重的指令；而 std::atomic_flag 被标准强制要求是“无锁的”（lock-free），且 test_and_set() 默认使用 std::memory_order_seq_cst，语义更贴近互斥锁的 acquire/release 行为。
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std::atomic_flag初始化必须用ATOMIC_FLAG_INIT（C++17 起可直接用{}值初始化） - 它不支持拷贝、赋值，天然防误用
- 没有
operator bool()，必须显式调用test_and_set()或clear()
最简自旋锁：spin_lock 类封装
核心逻辑就两行：循环调用 test_and_set() 直到返回 false（说明之前是未设置状态，抢锁成功）；退出临界区时调用 clear()。
struct spin_lock {
std::atomic_flag flag = ATOMIC_FLAG_INIT;
void lock() {
while (flag.test_and_set(std::memory_order_acquire)) {
// 可选：__builtin_ia32_pause() 或 std::this_thread::yield()
}
}
void unlock() {
flag.clear(std::memory_order_release);
}
};
- 用
std::memory_order_acquire保证 lock 后的读写不被重排到锁获取前 - 用
std::memory_order_release保证 unlock 前的读写不被重排到锁释放后 - 若长期争用，空转消耗 CPU，建议在循环体内加
std::this_thread::yield()或 x86 的_mm_pause()
常见误用与陷阱
看似简单，但几个细节一错就导致死锁或数据竞争：
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- 忘记初始化：写成
std::atomic_flag flag;是未定义行为 —— 必须用= ATOMIC_FLAG_INIT或{}（C++17） - unlock 时用了错误的 memory order：
flag.clear(std::memory_order_relaxed)会破坏同步语义，其他线程可能看不到临界区内的修改 - 构造函数里没初始化 flag，或多次调用
clear()而未配对lock()，会导致锁状态混乱 - 把
spin_lock放在栈上并跨线程传递（比如 move 到 lambda）—— 它不可移动、不可拷贝，运行时报错或静默 UB
和 std::mutex 对比：什么时候该用它？
自旋锁只适合「临界区极短 + 争用极少」的场景，比如保护一个计数器更新、或无锁结构中的某个标志位。
- 优势：无系统调用开销，上下文切换少，在低延迟关键路径中更快
- 劣势：持有锁时持续占用 CPU，高争用下吞吐反而更差；无法被操作系统调度器挂起，不能用于可能阻塞的操作（如 IO、sleep）
- 不要试图用它替代
std::mutex写业务逻辑 —— 几乎总是错的
真正需要它的场合，往往已经处于无锁编程的深水区，此时你大概率已在手写 std::atomic 状态机，而不是靠 std::atomic_flag 打天下。
