c++ - 将 std::atomic_flag 包装在 getter/setter 中是否会使它的 "atomicity"无效？

Question

假设我有一个包含 std::atomic_flag 作为私有(private)成员的类，通过 getter 公开。类似于以下内容(伪代码):

class Thing
{
private:

    std::atomic_flag ready = ATOMIC_FLAG_INIT;

public:

    isReady()
    {
        return ready.test_and_set(); 
    }
} 

我天真的问题是:通过方法查询标志是否会将其变成非原子操作，成为非原子函数调用(或者是？)？我是否应该让我的 ready 标记为公共(public)成员并直接查询它？

Answer 1

不，它没有。 test_and_set() 操作本身是原子的，因此不同线程的调用堆栈有多深并不重要。

为了证明这一点，考虑直接“暴露”atomic_flag 对象的基本情况:

static atomic_flag flag = ATOMIC_FLAG_INIT;

void threadMethod() {

    bool wasFirst = !flag.test_and_set();
    if( wasFirst ) cout << "I am thread " << this_thread::get_id() << ", I was first!"      << endl;
    else           cout << "I am thread " << this_thread::get_id() << ", I'm the runner-up" << endl;
}

如果两个线程进入threadMethod - 其中一个线程 (t1) 稍早于另一个线程 (t2) 那么我们可以期待控制台输出如下(按相同顺序):

I am thread t1, I was first!
I am thread t2, I'm the runner-up

现在如果两个线程同时进入，但是 t2 比 t1 提前一微秒，但是 t2 然后变得比 t1 慢 当它写入 stdout 时，输出将是:

I am thread t1, I'm the runner-up
I am thread t2, I was first!

...所以对 test_and_set 的调用仍然是原子的，即使输出不一定是预期的顺序。

现在，如果您要将 flag 包装在另一个方法中(不是内联的，只是为了确定)，就像这样......

__declspec(noinline)
bool wrap() {
    return !flag.test_and_set();
}

void threadMethod() {

    bool wasFirst = wrap();
    if( wasFirst ) cout << "I am thread " << this_thread::get_id() << ", I was first!"      << endl;
    else           cout << "I am thread " << this_thread::get_id() << ", I'm the runner-up" << endl;
}

...那么程序的行为不会有任何不同 - 因为 false 或 true 从 test_and_set( ) 仍将在每个线程的堆栈中。因此，包装一个 atomic_flag 不会改变它的原子性。