为什么std：：atomic（原子）：\u lock\u free（）不像constexpr那样是静态的？

Question

谁能告诉我是否是原子的

为什么它没有像C 17一样设计呢？首先，它总是\u lock\u free吗？

Answer 1

我已经在我的Windows PC上安装了Visual Studio 2019，这个devenv还有一个ARMv8编译器。ARMv8允许未对齐的访问，但必须对齐比较和交换、锁定的添加等。此外，使用ldp或stp（32位寄存器的加载对或存储对）的纯加载/纯存储仅在它们自然对齐时保证是原子的。

所以我编写了一个小程序来检查任意原子指针的\u lock\u free（）返回值。下面是代码：

#include <atomic>
#include <cstddef>

using namespace std;

bool isLockFreeAtomic( atomic<uint64_t> *a64 )
{
    return a64->is_lock_free();
}

这是isLockFree原子的拆解

|?isLockFreeAtomic@@YA_NPAU?$atomic@_K@std@@@Z| PROC
    movs        r0,#1
    bx          lr
ENDP

这只是返回true，又名1。

此实现选择使用对齐（原子

（编者按：这很常见；大多数现实生活中的C实现都是这样工作的。这就是为什么std：：is\u always\u lock\u free如此有用的原因：因为它通常适用于is\u lock\u free（）始终为真的类型。）

Answer 2

您可以使用标准：is\u always\u lock\u free

是否无锁取决于实际系统，无法在编译时确定。

相关说明：

原子类型有时也允许是无锁的，例如，如果给定体系结构上只有对齐的内存访问自然是原子的，那么相同类型的未对齐对象必须使用锁。

Answer 3

如cppreference上所述：

除了std：：atomic\u标志之外的所有原子类型都可以使用互斥锁或其他锁定操作来实现，而不是使用无锁原子CPU指令。原子类型有时也允许是无锁的，例如，如果给定体系结构上只有对齐的内存访问自然是原子的，那么相同类型的未对齐对象必须使用锁。

C标准建议（但不要求）无锁原子操作也是无地址的，即适用于使用共享内存的进程之间的通信。

正如许多其他人所提到的，std：：is\u always\u lock\u free可能是您真正想要的。

编辑：为了澄清这一点，C对象类型有一个对齐值，该值将其实例的地址限制为二次幂的某些倍数（[基本.对齐]）。这些对齐值是为基本类型定义的实现，不必等于类型的大小。它们也可以比硬件实际支持的更严格。

例如，x86（大部分）支持未对齐的访问。但是，对于x86，您会发现大多数编译器都具有alignof（double）=sizeof（double）==8，因为未对齐的访问有许多缺点（速度、缓存、原子性…）。但例如，pragma pack（1）struct X{char a；double b；} 或<代码>对齐（1）双x允许您使用“unaligned”（未对齐）双s。因此，当cppreference谈到“对齐内存访问”时，它可能是根据硬件类型的自然对齐来实现的，而不是以与对齐要求（即UB）相矛盾的方式使用C类型。

以下是更多信息：在x86上成功取消对齐访问的实际效果如何？

还请查看以下@Peter Cordes的深刻评论！