我可以直接对原子变量执行算术运算吗？

Question

我可以直接对原子变量执行算术运算吗？

因为我发现C标准库提供了很多实用函数，比如atomic\u fetch\u add来执行原子变量和非原子变量之间的加法。但是，我很好奇，因为变量是原子的，我能直接对它进行算术运算吗？如以下代码所示：

#include <threads.h>
#include <stdio.h>
#include <stdatomic.h>
atomic_int i = 0;
int run(void* v) {
  i += 100;  // <- is this operaiton thread-safe?
  // atomic_fetch_add(&i, 100);
  printf("%d\n", i);
  return thrd_success;
}
int main(void) {
  thrd_t thread;  
  thrd_create(&thread, run, NULL);
  thrd_join(thread, NULL);
  return 0; 
} 

Answer 1

i=10语句保持了i的原子性，因为它被用作左值表达式。来自CPPFerence（粗体矿）：

内置的递增和递减运算符以及复合赋值是读-修改-写原子操作，具有完全顺序一致的顺序（就像使用memory_order_seq_cst）。如果需要不太严格的同步语义学，可以使用标准库函数来代替。

链接页面上给出的示例在acnt变量上使用内置（预）增量操作，但它也可以像代码一样使用复合赋值。

然而，更复杂的算术运算可能会导致i变量失去原子性，如果它不被严格用作左值表达式。来自同一页：

原子属性仅对左值表达式有意义。左值到右值转换（对从原子位置读取到CPU寄存器的内存进行建模）将原子性与其他限定符一起剥离。

Answer 2

C2011：引用N1570§6.15.6.2p3中明确允许对原子类型变量进行复合赋值

形式为E1 op=E2的复合赋值等价于简单赋值表达式E1=E1 op（E2），除了左值E1只求值一次，并且对于不确定顺序的函数调用，复合赋值的操作是一次求值。如果E1具有原子类型，则复合赋值是一种具有内存顺序顺序顺序顺序顺序顺序顺序顺序顺序顺序顺序顺序语义的读-修改-写操作。[脚注113]

强调我的。脚注113接着给出了一个具体的例子，说明如何将E1 op=E2翻译成

我相信可以应用于原子类型的其他运算符是postfix和--，它们也保证执行原子读-修改-写（§6.5.2.4）和简单赋值，这是保证的适当地执行原子加载或存储（§6.2.6.1）

注意：前缀和--不能保证执行原子读-修改-写（比较6.5.2.4与6.5.3.1）。

我读了6.2.6.1的这句话

原子类型对象的加载和存储使用memory\u order\u seq\u cst语义完成。

这意味着对大多数其他运算符来说，使用原子左值作为操作数是有效的，并且执行原子加载，之后不专门处理该值。不要在这一部分引用我的话。

C可以具有不同的规则。我将把C标准的注释留给其他人。