原子操作

include: co/atomic.h.

#Memory Order

coost 从 v3.0 开始，增加了对 memory order 的支持。coost 中的 6 种 memory order 定义如下：

enum memory_order_t {
    mo_relaxed,
    mo_consume,
    mo_acquire,
    mo_release,
    mo_acq_rel,
    mo_seq_cst,
};

为了保持兼容性，coost 中的原子操作默认的 memory order 均为 mo_seq_cst。

#v3.0 删除的 API

  • atomic_get，使用 atomic_load 取代之。
  • atomic_set，使用 atomic_store 取代之。
  • atomic_reset，使用 atomic_store(&x, 0) 取代之。

#load & store

#atomic_load

template <typename T>
inline T atomic_load(const T* p, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 此函数获取 p 指向的变量的值，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意内置数据类型(包括指针类型)。

  • mo 可以是 mo_relaxed, mo_consume, mo_acquire, mo_seq_cst。

  • 示例

int i = 7;
int r = atomic_load(&i); // r = 7
int x = atomic_load(&i, mo_relaxed);

#atomic_store

template <typename T, typename V>
inline void atomic_store(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 此函数将 p 指向的值设为 v，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意内置数据类型(包括指针类型)，V 是可以转换为 T 类型的任意类型。

  • mo 可以是 mo_relaxed, mo_release, mo_seq_cst。

  • 示例

int i = 7;
atomic_store(&i, 3); // i -> 3
atomic_store(&i, 3, mo_release);

#交换

#atomic_swap

template <typename T, typename V>
inline T atomic_swap(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 原子交换操作，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意内置数据类型(包括指针类型)，V 是可以转换为 T 类型的任意类型。

  • 此函数对 p 指向的值与 v 进行交换操作，并返回交换操作前的值。

  • mo 可以是任意类型。

  • 示例

bool b = false;
int i = 0;
void* p = 0;
bool x = atomic_swap(&b, true);       // b -> true, x = false
int r = atomic_swap(&i, 1);           // i -> 1, r = 0
void* q = atomic_swap(&p, (void*)8);  // p -> 8, q = 0

#atomic_cas

template<typename T, typename O, typename V>
inline T atomic_cas(
    T* p, O o, V v,
    memory_order_t smo = mo_seq_cst,
    memory_order_t fmo = mo_seq_cst
);
 
template <typename T, typename O, typename V>
inline T atomic_compare_swap(
    T* p, O o, V v,
    memory_order_t smo = mo_seq_cst,
    memory_order_t fmo = mo_seq_cst
);

  • 原子交换操作，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意内置数据类型(包括指针类型)，O 与 V 是可以转换为 T 类型的任意类型。

  • 此函数仅在 p 指向的值与 o 相等时，才与 v 进行交换操作。

  • 此函数返回交换操作前的值，用户可以根据返回值是否与 o 相等来判断是否进行了交换操作。

  • smo，交换操作成功时的 memory order，可以是任意类型；fmo，交换操作失败时的 memory order，不能是 mo_release, mo_acq_rel，并且不能强于 smo。

  • 示例

bool b = false;
int i = 0;
void* p = 0;
bool x = atomic_cas(&b, false, true);   // b -> true, x = false
int r = atomic_cas(&i, 1, 2);           // 不会交换, i 保持不变, r = 0
void* q = atomic_cas(&p, 0, (void*)8);  // p -> 8, q = 0

#atomic_bool_cas

template<typename T, typename O, typename V>
inline bool atomic_bool_cas(
    T* p, O o, V v,
    memory_order_t smo = mo_seq_cst,
    memory_order_t fmo = mo_seq_cst
);
  • 与 atomic_cas 类似，交换操作成功时返回 true，否则返回 false。

#算术运算

#atomic_inc

template<typename T>
inline T atomic_inc(T* p, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 原子自增，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意整数类型，参数 p 是 T 类型的指针。

  • 此函数对 p 指向的整数进行自增操作，并返回自增后的结果。

  • 示例

int i = 0;
uint64 u = 0;
int r = atomic_inc(&i);     // i -> 1, r = 1
uint64 x = atomic_inc(&u);  // u -> 1, x = 1

#atomic_fetch_inc

template<typename T>
inline T atomic_fetch_inc(T* p, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 与 atomic_inc 一样，但返回自增前的值。

  • 示例

int i = 0;
uint64 u = 0;
int r = atomic_fetch_inc(&i);     // i -> 1, r = 0
uint64 x = atomic_fetch_inc(&u);  // u -> 1, x = 0

#atomic_dec

template<typename T>
inline T atomic_dec(T* p, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 原子自减，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意整数类型，参数 p 是 T 类型的指针。

  • 此函数对 p 指向的整数进行自减操作，并返回自减后的结果。

  • 示例

int i = 1;
uint64 u = 1;
int r = atomic_dec(&i);     // i -> 0, r = 0
uint64 x = atomic_dec(&u);  // u -> 0, x = 0

#atomic_fetch_dec

template<typename T>
inline T atomic_fetch_dec(T* p, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 与 atomic_dec 一样，但返回自减前的值。

  • 示例

int i = 1;
uint64 u = 1;
int r = atomic_fetch_dec(&i);     // i -> 0, r = 1
uint64 x = atomic_fetch_dec(&u);  // u -> 0, x = 1

#atomic_add

template<typename T, typename V>
inline T atomic_add(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 原子加法，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意整数类型，V 是任意整数类型，参数 p 是 T 类型的指针。

  • 此函数对 p 指向的整数加上值 v，并返回加 v 后的结果。

  • 示例

int i = 0;
uint64 u = 0;
int r = atomic_add(&i, 1);     // i -> 1, r = 1
uint64 x = atomic_add(&u, 1);  // u -> 1, x = 1

#atomic_fetch_add

template<typename T, typename V>
inline T atomic_fetch_add(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 与 atomic_add 一样，但返回加 v 前的值。

  • 示例

int i = 0;
uint64 u = 0;
int r = atomic_fetch_add(&i, 1);     // i -> 1, r = 0
uint64 x = atomic_fetch_add(&u, 1);  // u -> 1, x = 0

#atomic_sub

template<typename T, typename V>
inline T atomic_sub(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 原子减法，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意整数类型，V 是任意整数类型，参数 p 是 T 类型的指针。

  • 此函数对 p 指向的整数减去值 v，并返回减 v 后的结果。

  • 示例

int i = 1;
uint64 u = 1;
int r = atomic_sub(&i, 1);     // i -> 0, r = 0
uint64 x = atomic_sub(&u, 1);  // u -> 0, x = 0

#atomic_fetch_sub

template<typename T, typename V>
inline T atomic_fetch_sub(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 与 atomic_sub 一样，但返回减 v 前的值。

  • 示例

int i = 1;
uint64 u = 1;
int r = atomic_fetch_sub(&i, 1);     // i -> 0, r = 1
uint64 x = atomic_fetch_sub(&u, 1);  // u -> 0, x = 1

#位运算

#atomic_or

template<typename T, typename V>
inline T atomic_or(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 原子位或，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意整数类型，V 是任意整数类型，参数 p 是 T 类型的指针。

  • 此函数对 p 指向的整数与 v 进行位或操作，并返回操作后的结果。

  • 示例

int i = 5;
uint64 u = 5;
int r = atomic_or(&i, 3);     // i |= 3, i -> 7, r = 7
uint64 x = atomic_or(&u, 3);  // u |= 3, u -> 7, x = 7

#atomic_fetch_or

template<typename T, typename V>
inline T atomic_fetch_or(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 与 atomic_or 一样，但返回位或操作之前的值。

  • 示例

int i = 5;
uint64 u = 5;
int r = atomic_fetch_or(&i, 3);     // i |= 3, i -> 7, r = 5
uint64 x = atomic_fetch_or(&u, 3);  // u |= 3, u -> 7, x = 5

#atomic_and

template<typename T, typename V>
inline T atomic_and(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 原子位与，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意整数类型，V 是任意整数类型，参数 p 是 T 类型的指针。

  • 此函数对 p 指向的整数与 v 进行位与操作，并返回操作后的结果。

  • 示例

int i = 5;
uint64 u = 5;
int r = atomic_and(&i, 3);     // i &= 3, i -> 1, r = 1
uint64 x = atomic_and(&u, 3);  // u &= 3, u -> 1, x = 1

#atomic_fetch_and

template<typename T, typename V>
inline T atomic_fetch_and(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 与 atomic_and 一样，但返回位与操作之前的值。

  • 示例

int i = 5;
uint64 u = 5;
int r = atomic_fetch_and(&i, 3);     // i &= 3, i -> 1, r = 5
uint64 x = atomic_fetch_and(&u, 3);  // u &= 3, u -> 1, x = 5

#atomic_xor

template<typename T, typename V>
inline T atomic_xor(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 原子按位异或，T 是长度为 1, 2, 4, 8 字节的任意整数类型，V 是任意整数类型，参数 p 是 T 类型的指针。

  • 此函数对 p 指向的整数与 v 进行按位异或操作，并返回操作后的结果。

  • 示例

int i = 5;
uint64 u = 5;
int r = atomic_xor(&i, 3);     // i ^= 3, i -> 6, r = 6
uint64 x = atomic_xor(&u, 3);  // u ^= 3, u -> 6, x = 6

#atomic_fetch_xor

template<typename T, typename V>
inline T atomic_fetch_xor(T* p, V v, memory_order_t mo = mo_seq_cst);

  • 与 atomic_xor 一样，但返回按位异或操作之前的值。

  • 示例

int i = 5;
uint64 u = 5;
int r = atomic_fetch_xor(&i, 3);     // i ^= 3, i -> 6, r = 5
uint64 x = atomic_fetch_xor(&u, 3);  // u ^= 3, u -> 6, x = 5