为啥不能交换 std::atomic<T> ？

Posted 2023-02-16

【中文标题】为啥不能交换 std::atomic<T> ？

【英文标题】：Why can't std::atomic<T> be swapped?为什么不能交换 std::atomic<T> ？

【发布时间】：2020-05-07 11:20:19

【问题描述】：

#include <atomic>

int main()

    auto a = std::atomic_int(1);
    auto b = std::atomic_int(2);

    std::swap(a, b); // error

错误信息：

错误：没有匹配函数调用 'swap(std::atomic&, std::atomic&)'

为什么不能交换std::atomic<T>？

【问题讨论】：

通过std::swap 交换不会是原子的，但我想知道为什么它没有成员swap...

交换它们时不需要是原子的。

相关？ Atomic exchange of two std::atomic<T*> objects in a lock-free manner in C++11?; “问题是不可能跨两个原子对象进行原子操作，[...]”.

当 atomic 不需要是原子的时候，为什么要首先使用它？考虑两个线程同时交换。单独的读写是原子的，但是交换后的结果可能会搞砸

例如在 move-ctor 中，成员变量是原子的。 @idclev463035818

【参考方案1】：

std::atomic 有一个已删除的复制构造函数，并且没有移动构造函数。

因此它既不是move assignable也不是move constructible。

因此，std::swap 不能在任何 std::atomic 类型上调用。

参考：

https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/swap

【讨论】：

a.exchange(b.exchange(a)); 怎么样？

【参考方案2】：

这个问题有两个层面。

首先是简单而技术性的 - std::atomic 不能像其他答案中提到的那样移动构造或移动分配。

其次是这背后的基本原理——交换std::atomics 本身并不是原子的。并且由于std::atomics 用于多线程环境，添加swap 会由于可能的误解而导致广泛的错误（因为std::atomic 有swap，所以它本身就是原子的）。

总而言之 - 如果您不需要原子 swap，这可以很容易地使用提到的 exchanges 来完成。

【讨论】：

根据你的最后一段，我觉得这有点成为一个动机问题。更重要的是 - std::swap 在每种情况下基本上都是双重移动或它只是交换两个值？如果是后者，我认为没有理由不完全像两个 exchange 调用那样实现它。不是试图在这里找到答案，而是试图大声说出潜在的问题。