std::atomic 初始化必须显式,如 std::atomic counter{0};默认构造导致未定义行为;仅支持 trivially copyable 类型;memory_order 可优化性能但需谨慎选择;compare_exchange_weak 适合循环cas。

std::atomic 初始化必须显式,不能依赖默认构造
很多刚用 std::atomic 的人会写 std::atomic<int> counter;</int> 然后直接 counter++,结果运行时崩溃或值随机——因为 std::atomic 的默认构造不初始化底层存储,内存是未定义的。
- 必须显式初始化:
std::atomic<int> counter{0};</int>或std::atomic<int> counter = ATOMIC_VAR_INIT(0);</int>(C++17 起ATOMIC_VAR_INIT已弃用,优先用花括号初始化) - 类类型(如自定义结构)若要原子化,必须是 trivially copyable,且不能有用户定义的构造/析构/拷贝函数,否则编译失败
- 对
std::atomic<bool></bool>也一样,std::atomic<bool> flag;</bool>是未定义行为,得写std::atomic<bool> flag{false};</bool>
load/store 用 memory_order 比默认更高效,但别乱设
std::atomic 的 load() 和 store() 默认用 memory_order_seq_cst(最强顺序),安全但可能拖慢性能;实际中多数场景不需要这么强。
- 只读共享标志位(如退出标志):用
load(memory_order_acquire)+store(memory_order_release)就够,避免全序开销 - 计数器累加(无依赖关系):
fetch_add(1, memory_order_relaxed)最快,但不能用于同步线程间数据可见性 - 误用
memory_order_relaxed做同步点会导致逻辑错乱,比如用它更新一个本该通知其他线程的完成状态,另一端可能永远看不到
compare_exchange_weak 和 compare_exchange_strong 的区别不是“强弱”,而是循环习惯
这两个函数都做 CAS(compare-and-swap),返回 bool 表示是否成功;名字里的 weak/strong 不代表可靠性高低,而是指 weak 允许“伪失败”(spurious failure)——即使值没变也可能返回 false,尤其在某些 CPU 架构(如 ARM、PowerPC)上。
- 写循环时一律用
compare_exchange_weak:它在 x86 上和 strong 性能一致,在其他平台更轻量,且标准鼓励用它配 do-while - 典型写法:
int expected = counter.load();<br>while (!counter.compare_exchange_weak(expected, expected + 1)) {<br> // expected 已被自动更新为当前值,继续重试<br>} - 不用
compare_exchange_strong除非你明确需要单次尝试、且能容忍其在某些平台稍重的指令开销
std::atomic 的类型限制很硬,别试图塞 std::string 或 vector
std::atomic 只支持平凡可复制(trivially copyable)类型。这意味着 std::string、std::vector、任何含虚函数或非平凡析构的类都不能直接原子化——编译直接报错,提示 “specialization of ‘std::atomic’ is not allowed”。
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- 想原子地操作复杂对象?只能用
std::atomic<:shared_ptr>></:shared_ptr>(C++20 起支持)或退回到互斥锁 - 整数、指针、枚举、POD 结构(如
struct { int x; int y; };)可以,但结构体里不能有引用、std::string 成员等 - 误以为
std::atomic<:optional>></:optional>可行?不行——std::optional在 C++20 前不是 trivially copyable,C++20 起才部分支持,仍需查具体标准版本和实现
真正难的从来不是记住语法,而是判断某个变量到底该不该、能不能用 std::atomic ——它不解决数据竞争以外的问题,也不替代设计层面的同步意图。







