Programming interfaces . Boost , The Boost C++ Libraries BoostBook Documentation Subset , Chapter 6. Boost.Atomic

Библиотека содержит только заголовки и скомпилированные части. Библиотека предназначена только для блокировок, но требует отдельного двоичного файла для реализации эмуляции на основе блокировки. Пользователи могут определить, требуется ли ссылка на скомпилированную часть, проверив макрос функции.

Следующие макросы влияют на поведение библиотеки:

Макро	Описание
`BOOST_ATOMIC_NO_CMPXCHG8B`	Влияет на 32-битную сборку x86 Oracle Studio. При определении библиотека предполагает, что целевой процессор не поддерживает`cmpxchg8b.`инструкция, используемая для поддержки 64-битных атомных операций. Это относится к очень старым процессорам (pre-Pentium). Библиотека не выполняет обнаружение выполнения этой инструкции, поэтому запуск кода, который использует 64-битные атомы на таких процессорах, приведет к сбоям, если этот макрос не определен. Обратите внимание, что макрос не влияет на MSVC, GCC и совместимые компиляторы, поскольку библиотека выводит эту информацию из макросов, определенных компилятором.
`BOOST_ATOMIC_NO_CMPXCHG16B`	Влияет на 64-битные x86 MSVC и сборки Oracle Studio. При определении библиотека предполагает, что целевой процессор не поддерживает`cmpxchg16b.`инструкция, используемая для поддержки 128-битных атомных операций. Это относится к некоторым ранним 64-битным процессорам AMD, все процессоры Intel и текущие процессоры AMD поддерживают эту инструкцию. Библиотека не выполняет обнаружение выполнения этой инструкции, поэтому запуск кода, который использует 128-битные атомы на таких процессорах, приведет к сбоям, если этот макрос не определен. Обратите внимание, что макрос не влияет на GCC и совместимые компиляторы, поскольку библиотека выводит эту информацию из макросов, определенных компилятором.
`BOOST_ATOMIC_NO_MFENCE`	Влияет на 32-битную сборку x86 Oracle Studio. При определении библиотека предполагает, что целевой процессор не поддерживает`mfence`команду, используемую для реализации заборов потоков. Эта инструкция была добавлена с расширением набора команд SSE2, которое было доступно в процессорах Intel Pentium 4. Библиотека не выполняет обнаружение выполнения этой инструкции, поэтому запуск библиотечного кода на старых процессорах приведет к сбоям, если этот макрос не определен. Обратите внимание, что макрос не влияет на MSVC, GCC и совместимые компиляторы, поскольку библиотека выводит эту информацию из макросов, определенных компилятором.
`BOOST_ATOMIC_FORCE_FALLBACK`	При определении все операции выполняются с помощью замков. Это в основном используется для тестирования и не должно использоваться в реальных проектах.
`BOOST_ATOMIC_DYN_LINK`и`BOOST_ALL_DYN_LINK`	Контрольная библиотека. Если оно определено, библиотека предполагает динамическую связь, иначе статичную. Последний макрос затрагивает все библиотеки Boost, а не только.Boost.Atomic
`BOOST_ATOMIC_NO_LIB`и`BOOST_ALL_NO_LIB`	Автоссылка библиотеки управления на Windows. Когда определено, отключает автосвязь. Последний макрос затрагивает все библиотеки Boost, а не толькоBoost.Atomic .

Помимо макросов, важно указать правильные параметры компилятора для целевого процессора. С GCC и совместимыми компиляторами это влияет на то, являются ли конкретные атомные операции свободными или нет.

Процесс ускорения строительства описан в руководствеGetting Started. Например, вы можете построитьBoost.Atomicсо следующей командной строкой:

bjam --with-atomic variant=release instruction-set=core2 stage

Memory order

#include <boost/memory_order.hpp>

Перечислениеboost::memory_orderопределяет следующие значения для представления ограничений упорядочивания памяти:

постоянный	Описание
`Memory_order_relaxed`	Никаких ограничений. Неформально говоря, следующие операции могут быть переупорядочены раньше, предыдущие операции могут быть переупорядочены после атомной операции. Это ограничение подходит только тогда, когда либо а) дальнейшие операции не зависят от исхода атомной операции, либо b) упорядочение осуществляется посредством автономных`операций атомно-поточно-защитного`. Однако сама операция с атомной стоимостью все еще атомарна.
`memory_order_release`	Выполнить`выпустить`операцию. Неформально говоря, предотвращает переупорядочение всех предшествующих операций памяти.
`Memory_order_acquire`	Выполнить`приобрести`операцию. Неформально говоря, не позволяет переупорядочению последующих операций памяти до этого момента.
`Memory_order_consume`	Выполнять`потреблять`работу. Более расслабленная (и на некоторых архитектурах более эффективная), чем`, память_порядок_приобретает`, поскольку она влияет только на последующие операции, которые зависят от значения, извлеченного из атомной переменной.
`memory_order_acq_rel`	Выполнить`выпуск`и`приобретение`операция
`memory_order_seq_cst`	Обеспечение последовательной согласованности. Подразумевает`память_order_acq_rel`, но дополнительно обеспечивает полный порядок для всех операций, таких квалифицированных.

См. разделдодля объяснения различных ограничений упорядочения.

Atomic objects

boost::atomic<T> template class
boost::atomic<integral> template class
boost::atomic<pointer> template class

#include <boost/atomic/atomic.hpp>

boost::atomic<T>предоставляет способы атомарного доступа к переменным подходящего типаT. Тип подходит, если онтривиально копируемый(3.9/9 [basic.types]). Ниже приведены примеры типов, совместимых с этим требованием:

скалярный тип (например, целое число, булевый, энум или тип указателя)
Классили структура, которая не имеет нетривиальных конструкторов копирования или перемещения или операторов назначения, имеет тривиальный деструктор, и это сопоставимо черезmemcmp.

Классы с виртуальными функциями или виртуальные базовые классы не удовлетворяют требованиям. Также следует предупредить, что структуры с «подкладкой» между участниками данных могут сравнивать неравенство черезmemcmp, даже если все участники равны.

`boost::atomic<T>` template class

Все атомные объекты поддерживают следующие операции:

синтаксис	Описание
`атом[]`	Инициализировать до неопределенного значения
`атомныйTначальное_значение]`	Инициализировать до`Начальное_значение`
`boolis_lock_free[]`	Проверяет, свободен ли атомный объект
`Tнагрузкапамять_порядокпорядок]`	Возврат текущего значения
`voidstoreTзначение,память_порядокпорядок]`	Написать новое значение атомной переменной
`TобменTновое_значение,память_порядокпорядок]`	Обменяйте текущее значение на`new_value`, возвращая текущее значение
`boolcompare_exchange_weakT&ожидаемый,желаемый,память_orderпорядок`	Сравните текущее значение с`ожидаемым`, измените его на`желаемым`, если совпадения. Возвращает`истинное`, если обмен был выполнен, и всегда записывает предыдущее значение обратно в`ожидаемое`. Может потерпеть неудачу ложно, поэтому, как правило, должны быть повторно проверены в цикле.
`boolcompare_exchange_weakT&ожидаемый,Tжелаемый,память_orderуспех_order,память_orderотказ_order`	Сравните текущее значение с`ожидаемым`, измените его на`желаемым`, если совпадения. Возвращает`истинное`, если обмен был выполнен, и всегда записывает предыдущее значение обратно в`ожидаемое`. Может потерпеть неудачу ложно, поэтому, как правило, должны быть повторно проверены в цикле.
`boolcompare_exchange_strongT&ожидаемый,желаемый,память_порядокпорядок`	Сравните текущее значение с`ожидаемым`, измените его на`желаемым`, если совпадения. Возвращает`истинное`, если обмен был выполнен, и всегда записывает предыдущее значение обратно в`ожидаемое`.
`boolcompare_exchange_strongT&ожидаемый,Tжелаемый,память_orderуспех_order,память_orderотказ_order`	Сравните текущее значение с`ожидаемым`, измените его на`желаемым`, если совпадения. Возвращает`истинное`, если обмен был выполнен, и всегда записывает предыдущее значение обратно в`ожидаемое`.

порядоквсегда имеетпамять_order_seq_cstв качестве параметра по умолчанию.

Compare_exchange_weak/Compare_exchange_strongварианты, принимающие четыре параметра, отличаются от трех вариантов параметров тем, что они позволяют указывать другое ограничение упорядочивания памяти в случае сбоя операции.

В дополнение к этим явным операциям каждыйатомный<T>объект также поддерживает имплицитноехранениеинагрузкупосредством использования операторов «назначения» и «преобразования вT». Избегайте использования этих операторов, поскольку они не допускают явной спецификации ограничения заказа памяти.

`boost::atomic<integral>` template class

В дополнение к операциям, перечисленным в предыдущем разделе,boost::atomic<I>для интегральных типовIподдерживает следующие операции:

синтаксис	Описание
`Tfetch_addTv,память_orderпорядок`	Добавить`v`к переменной, возвращая предыдущее значение
`Tfetch_subTv,память_порядокпорядок`	Вычтите`v`из переменной, возвращая предыдущее значение
`Tfetch_andTv,память_orderпорядок`	Применить битовый "и" с`v`к переменной, возвращая предыдущее значение
`Tfetch_orTv,память_orderпорядок`	Применить битовое «или» с`v`к переменной, возвращая предыдущее значение
`Tfetch_xorTv,память_порядокпорядок`	Применить битовый «xor» с`v`к переменной, возвращая предыдущее значение

порядоквсегда имеетпамять_order_seq_cstв качестве параметра по умолчанию.

В дополнение к этим явным операциям, каждыйусилитель::I>объект также поддерживает неявные пре-/пост-прирост/декремент, а также операторы+=,-=,&=,|=и^=. Избегайте использования этих операторов, поскольку они не допускают явной спецификации ограничения заказа памяти.

`boost::atomic<pointer>` template class

В дополнение к операциям, применимым ко всем атомным объектам, усилитель::atomic<P>для типов указателейP(кроме указателейvoid) поддерживает следующие операции:

синтаксис	Описание
`Tfetch_addptrdiff_tv,память_orderпорядок`	Добавить`v`к переменной, возвращая предыдущее значение
`Tfetch_subptrdiff_tv,память_orderпорядок]`	Вычтите`v`из переменной, возвращая предыдущее значение

порядоквсегда имеетпамять_order_seq_cstв качестве параметра по умолчанию.

В дополнение к этим явным операциям, каждыйусилитель::atomic<P>объект также поддерживает неявные пре-/пост-прирост/декремент, а также операторы+=,-=. Избегайте использования этих операторов, поскольку они не допускают явной спецификации ограничения заказа памяти.

Fences

#include <boost/atomic/fences.hpp>

синтаксис	Описание
`voidAtomic_thread_fencememory_orderorder]`	Издать забор для согласования с другими нитями.
`voidAtomic_signal_fencememory_orderorder`	Ограждение для согласования с обработчиком сигнала (только в той же нити).

Feature testing macros

#include <boost/atomic/capabilities.hpp>

Boost.Atomicопределяет ряд макросов, позволяющих детектировать время компиляции, реализуется ли атомный тип данных с использованием «истинных» атомных операций или используется ли внутренний «блок» для обеспечения атомности. Следующие макросы будут определены до0, если операции по типу данных всегда требуют блокировки, до1, если операции по типу данных иногда могут требовать блокировки, и до2, если они всегда не требуют блокировки:

Макро	Описание
`BOOST_ATOMIC_FLAG_LOCK_FREE`	Укажите, свободен ли`атомный флаг`
`BOOST_ATOMIC_BOOL_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<боол>`незапираемым
`BOOST_ATOMIC_CHAR_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<char>`(включая подписанные/неподписанные варианты) незапираемым
`BOOST_ATOMIC_CHAR16_T_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомный<char16_t>`(включая подписанные/неподписанные варианты) незапираемым
`BOOST_ATOMIC_CHAR32_T_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<char32_t>`(включая подписанные/неподписанные варианты) незапираемым
`BOOST_ATOMIC_WCHAR_T_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<wchar_t>`(включая подписанные/неподписанные варианты) незапираемым
`BOOST_ATOMIC_SHORT_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомный<короткий>`(включая подписанные/неподписанные варианты) незапираемым
`BOOST_ATOMIC_INT_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<int>`(включая подписанные/неподписанные варианты) незапираемым
`BOOST_ATOMIC_LONG_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<длинным>`(включая подписанные/неподписанные варианты) не блокируется
`BOOST_ATOMIC_LLONG_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<длиннымдлинным>`(включая подписанные/неподписанные варианты) не блокируется
`BOOST_ATOMIC_ADDRESS_LOCK_FREE`или`BOOST_ATOMIC_POINTER_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<T*>`незапираемым
`BOOST_ATOMIC_THREAD_FENCE`	Укажите, является ли функция`Atomic_thread_fence`функцией без блокировки .
`BOOST_ATOMIC_SIGNAL_FENCE`	Укажите, является ли функция`Atomic_signal_fence`функцией без блокировки

В дополнение к этим стандартным макросамBoost.Atomicтакже определяет ряд макросов расширения, которые также могут быть полезны. Как и стандартные, эти макросы определены в значениях0,1и2, чтобы указать, являются ли соответствующие операции свободными от блокировки или нет.

Макро	Описание
`BOOST_ATOMIC_INT8_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<int8_type>`незапираемым.
`BOOST_ATOMIC_INT16_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<int16_type>`незапираемым.
`BOOST_ATOMIC_INT32_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<int32_type>`незапираемым.
`BOOST_ATOMIC_INT64_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<int64_type>`незапираемым.
`BOOST_ATOMIC_INT128_LOCK_FREE`	Укажите, является ли`атомным<int128_type>`незапираемым.
`BOOST_ATOMIC_NO_ATOMIC_FLAG_INIT`	Определяется после включения`Atomic_flag.hpp`, если реализация не поддерживает`BOOST_ATOMIC_FLAG_INIT`макрос для статической инициализации`Atomic_flag`. Этот макрос обычно определяется для компиляторов до C++11.

В приведенной выше таблицеintN_typeпредставляет собой тип, который подходит для хранения смежныхNбитов, соответствующим образом выровненных для атомных операций.

Статья Programming interfaces раздела The Boost C++ Libraries BoostBook Documentation Subset Chapter 6. Boost.Atomic может быть полезна для разработчиков на c++ и boost.