atomic_fetch_add

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本文深入讲解了C11标准中的原子操作库，重点介绍了atomic_fetch_add和atomic_fetch_add_explicit函数。这两个函数用于原子地更新并返回原子对象的原始值，支持不同类型的原子对象，并允许指定内存同步顺序。

atomic_fetch_add, atomic_fetch_add_explicit

原子操作库

定义于头文件 `<stdatomic.h>`
C atomic_fetch_add( volatile A* obj, M arg );	(1)	(C11 起)
C atomic_fetch_add_explicit( volatile A* obj, M arg, memory_order order );	(2)	(C11 起)

以 arg 和 *obj 的旧值的加法结果原子地替换 obj 所指向的值，并返回 *obj 先前保有的值。此操作是读修改写操作。第一版本按照 memory_order_seq_cst 排序内存访问，第二版本按照 order 排序内存访问。

这是为所有原子对象类型 A 定义的泛型函数。该参数为指向 volatile 原子类型的指针，以接受非 volatile 和 volatile （例如内存映射 I/O ）原子对象。若 A 为原子整数类型，则 M 是与 A 对应的非原子类型；若 A 为原子指针类型，则 M 为 ptrdiff_t 。

对于有符号整数类型，定义算术为使用补码表示。无未定义结果。对于指针类型，结果可能是未定义地址，但运算不会另有未定义行为。

参数

obj	-	指向要修改的原子对象的指针
arg	-	要加到存储于原子对象中的值的值
order	-	此操作的内存同步顺序：容许所有值

返回值

obj 所指向的原子对象先前保有的值。

示例

运行此代码

#include <stdio.h>
#include <threads.h>
#include <stdatomic.h>
 
atomic_int acnt;
int cnt;
 
int f(void* thr_data)
{
    for(int n = 0; n < 1000; ++n) {
        atomic_fetch_add_explicit(&acnt, 1, memory_order_relaxed); // 原子的
        ++cnt; // 未定义行为，实际上会失去一些更新
    }
    return 0;
}
 
int main(void)
{
    thrd_t thr[10];
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_create(&thr[n], f, NULL);
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_join(thr[n], NULL);
 
    printf("The atomic counter is %u\n", acnt);
    printf("The non-atomic counter is %u\n", cnt);
}

可能的输出：

The atomic counter is 10000
The non-atomic counter is 9511

引用

C11 standard (ISO/IEC 9899:2011):

7.17.7.5 The atomic_fetch and modify generic functions (p: 284-285)