std::atomic_flag是C++中最简单的原子布尔类型,仅支持置位和清除两种状态,初始为清除状态,通过ATOMIC_FLAG_INIT静态初始化,提供test_and_set()和clear()两个原子操作,常用于实现自旋锁,如多线程中通过while循环等待锁释放,适用于临界区短的场景,避免长时间自旋导致CPU浪费,C++17起默认初始化即为清除状态。

std::atomic_flag 是 C++ 中最简单的原子类型,它只有两个状态:置位(true)和清除(false),初始时通常处于清除状态。它不支持拷贝构造和赋值,只能通过 ATOMIC_FLAG_INIT 进行静态初始化。由于其操作是无锁的(lock-free),常用于实现自旋锁(spinlock)等低层同步机制。
基本用法与接口
std::atomic_flag 提供两个主要操作:
test_and_set():原子地将标志设为 true,并返回它之前的值。 clear():原子地将标志设为 false。
这两个操作保证是原子的,因此可在多线程环境中安全使用。
实现一个简单的自旋锁
利用 std::atomic_flag 可以轻松实现一个非递归的自旋锁:
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#include #include #include std::atomic_flag lock = ATOMIC_FLAG_INIT;void critical_section() { while (lock.test_and_set()) { // 自旋等待,直到锁可用 } // 进入临界区 std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " in critical section.n"; // 模拟一些工作 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 释放锁 lock.clear();}
多个线程调用 critical_section() 时,只会有一个线程进入临界区,其余线程会在 test_and_set() 处自旋等待,直到锁被 clear()。
注意事项与适用场景
虽然简单高效,但自旋锁会持续占用 CPU 资源,适合临界区执行时间非常短的场景。长时间持有或频繁争用会导致性能下降甚至 CPU 浪费。在高并发或长任务场景中,应优先考虑 std::mutex 等阻塞式锁。
另外,C++17 起,std::atomic_flag 的默认初始化即为清除状态,无需显式使用 ATOMIC_FLAG_INIT,但在旧标准中仍需注意初始化方式。
基本上就这些,不复杂但容易忽略细节。
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