c++ - 原子变量是无锁的吗？

Question

当我们谈论原子变量时，例如 C++11 的atomic<>，它是无锁的吗？或者无锁是什么不同的东西？如果我使用原子变量管理队列，它会比无锁队列慢吗？

Answer 1

该标准没有指定原子对象是否是无锁的。在不为类型 T 提供无锁原子操作的平台上，atomic<T>可以使用互斥体来实现对象，该互斥体不是无锁的。在这种情况下，任何在其实现中使用这些对象的容器也不会是无锁的。

该标准确实提供了一种检查atomic<T>变量是否无锁的方法：您可以使用var.is_lock_free()或atomic_is_lock_free(&var)。这些函数保证T在给定的程序执行中总是为相同类型返回相同的值。对于基本类型，例如int，还提供了宏（例如ATOMIC_INT_LOCK_FREE），它们指定对该类型的无锁原子访问是否可用。

Answer 2

无锁通常适用于多线程共享的数据结构，同步机制不是互斥的；目的是所有线程都应该继续取得某种进展，而不是睡在互斥体上。

atomic<T>变量不使用锁（至少T在你的平台上是本地原子的），但在上述意义上它们不是无锁的。您可能会在实现无锁容器时使用它们，但仅靠它们是不够的。

例如，atomic<queue<T>>不会突然将一个正常std::queue的数据结构变成一个无锁的数据结构。但是，您可以实现一个真正的无锁，atomic_queue<T>其成员是atomic.

请注意，即使atomic<int>是本机原子的并且没有在您的平台上使用锁进行模拟，也不会以任何有趣的方式使其成为无锁的。从这个意义上说， Plain已经int是无锁的：包装器使您可以显式控制内存顺序，并访问硬件同步原语。atomic<>