std::atomic_store和std::atomic_exchange不交换

Question

根据en.cppreference.com的说法，std::atomic_exchange和std::atomic_store相当于线程安全的std::swap.但这不是我在g++或clang++上得到的行为。

问题就在科鲁身上。 (见下文)

不过，它会打印这个：

std::atomic_store

a: 0x1ed2c30    0
b: 0x1ed2c50    1

a: 0x1ed2c50    1
b: 0x1ed2c50    1

std::atomic_exchange

a: 0x1ed2c50    0
b: 0x1ed2c30    1

a: 0x1ed2c30    1
b: 0x1ed2c30    1

为什么会这样呢？我做错了什么吗？我看错文件了吗？

代码列表

#include <iostream>
#include <memory>

int main()
{
    {
        std::cout << "std::atomic_store\n\n";
        auto a = std::make_shared<int>(0);
        auto b = std::make_shared<int>(1);

        std::cout
        << "a: " << a.get() << '\t' << *a << '\n'
        << "b: " << b.get() << '\t' << *b << '\n' << std::endl;

        std::atomic_store(&a, b);

        std::cout
        << "a: " << a.get() << '\t' << *a << '\n'
        << "b: " << b.get() << '\t' << *b << '\n' << std::endl;
    }
    {
        std::cout << "std::atomic_exchange\n\n";
        auto a = std::make_shared<int>(0);
        auto b = std::make_shared<int>(1);

        std::cout
        << "a: " << a.get() << '\t' << *a << '\n'
        << "b: " << b.get() << '\t' << *b << '\n' << std::endl;

        std::atomic_exchange(&a, b);

        std::cout
        << "a: " << a.get() << '\t' << *a << '\n'
        << "b: " << b.get() << '\t' << *b << '\n' << std::endl;
    }
}

Answer 1

这种描述有点误导人。

上面写着，例如，

template<class T>
void atomic_store( std::shared_ptr<T>* p,
                   std::shared_ptr<T> r );

“有效”做p->swap(r)。从它得到的角度来看，这是正确的(实际上，标准也是这么说的)。

但是，r是一个由值传递的函数参数，因此在函数返回之前被销毁。它不会影响来电者的任何事情。

Answer 2

std::atomic_exchange不交换a和b，它将a设置为b并返回a的前一个值。

你可以这样做：

b = std::atomic_exchange(&a, b);

这将如您所期望的那样工作(交换a和b的指针)，但这不是线程安全的:如果多个线程同时访问对象b，则这是未定义的行为。您不能做得更好，因为共享指针是一个复杂的结构，通常包含两个数据成员(两个指针)。由于原子无锁交换需要硬件支持，这只适用于基本类型(整数和指针)。

Answer 3

很久以来，我一直很困惑为什么“比较和交换”中有swap。它不能交换任何东西。如果，它将设置值，如果检查失败，则返回当前值。因此，atomic_exchange绝不等同于std::swap。

相反，它是一种检查和设置模式，所以我总是更喜欢CAS，而不是表示比较集。