g/gcc中是否支持C 20新的atomic_标志特性？

Question

根据cppreference，c 20对〈code〉atomic_flag〈code〉操作有丰富的支持（对我来说很有用）。

但是，尚不清楚gcc是否支持这些功能，它们在gnu的功能摘要中找不到。我目前使用的是版本8，设置了-c=2a。

此代码不能使用GCC8编译：

#include <atomic>

int main() {
  std::atomic_flag myFlag = ATOMIC_FLAG_INIT;
  myFlag.test();
}

错误：'struct std::atomic_flag'没有名为'test'的成员

我不想通过安装更新版本的g来破坏我的构建环境，如果有人能报告在版本10或更高版本中对原子标志的支持，我将不胜感激。

Answer 1

<代码>原子

不要期望GCC8具有所有C 2a特性；至少试穿一下https://godbolt.org/最新版本或每夜gcc。（还请注意，需要支持这一点的不是编译器本身，而是标准库头。但是libstdc通常随g一起分布。）

我对您的示例进行了调整，使其可以在启用优化的情况下编译，而无需优化实际工作。

#include <atomic>

int flagtest(std::atomic_flag &myFlag) {
  //std::atomic_flag myFlag = ATOMIC_FLAG_INIT;
  return myFlag.test();
}

在带有gcc和clang的Godbolt编译器浏览器上：GCC10.2不支持新的C 20原子标志：：test（）成员函数，gcc夜间主干构建支持。Clang 11.0和trunk do，Clang 10.0.1没有。

# GCC trunk for x86-64 -O3 -std=gnu++2a
flagtest(std::atomic_flag&):
        movzx   eax, BYTE PTR [rdi]
        ret
booltest(std::atomic<bool>&):
        movzx   eax, BYTE PTR [rdi]
        test    al, al
        setne   al
        movzx   eax, al                # this is weird, GCC has gone insane.
        ret

使用clang，我们还可以尝试libc（C标准库的新实现）。默认情况下，Linux上的clang（包括Godbolt）和GCC一样使用libstdc。

# clang 11.0 -O3 -std=gnu++2a -stdlib=libc++
flagtest(std::__1::atomic_flag&):
        mov     al, byte ptr [rdi]
        movzx   eax, al
        and     eax, 1
        ret
booltest(std::__1::atomic<bool>&):
        mov     al, byte ptr [rdi]
        movzx   eax, al
        and     eax, 1
        ret

所以这很奇怪很可怕；即使内存中的值可能没有布尔化，也没有理由合并到RAX的低字节中，其中包含一个字节mov，然后是movzx eax，al。首先只需执行movzx加载！（一般来说，Clang在处理x86错误依赖时确实有鲁莽的倾向，但如果不是一条完整的异或归零指令，通常它至少可以通过使用mov而不是movzx来节省一个字节。但在这里它需要额外的指令。）

但是和eax，1比GCC疯狂的test/setnz/movzx要好得多，如果它认为需要重新布尔化的话。（它实际上不需要这样做；ABI保证内存中的布尔值是实际的0或1字节，以及原子

所以使用clang，两种方法都有愚蠢的错过优化转换为int。出于某种原因，GCCatomic_flag不会遇到这个问题，但我不建议仅仅因为这个原因使用它。希望原子

原子的正常使用

int g0, g1;
int conditional_load(std::atomic<bool> &myFlag) {
    return myFlag ? g0 : g1;
}

# gcc 11 nightly build -O3
conditional_load(std::atomic<bool>&):
        movzx   eax, BYTE PTR [rdi]
        test    al, al
        mov     eax, DWORD PTR g0[rip]
        cmove   eax, DWORD PTR g1[rip]
        ret

所以这很正常。Clang选择在地址之间进行选择，然后加载一次。这将加载使用延迟置于关键路径上，并需要更多指令；当两个var相邻时，选择更糟糕，因此可能来自同一缓存行。（GCC的选择总是涉及两个var，如果一个人可以在缓存中保持“冷”，情况可能会更糟）。