讲师中心 微信公众号
AI工具推荐 视频效率加速

C++20 std::atomic_flag::test怎么在C++20中实现读自旋锁

冬墨酱_2663

冬墨酱_2663

发布时间:2026-09-30 10:48:20

|

908人浏览过

|

来源于php中文网

原创

std::atomic_flag::test 是 C++20 新增的无锁读取接口,用于安全检查 flag 是否置位而不修改状态,避免 test_and_set 的冗余写操作和缓存失效;C++17 及更早不支持,需注意兼容性与初始化方式。

c++20 std::atomic_flag::test怎么在c++20中实现读自旋锁

std::atomic_flag::test 是 C++20 新增的无锁读取接口

它让你在不修改状态的前提下,安全地检查 std::atomic_flag 当前是否被置位(即是否“已加锁”),这是实现读自旋锁的关键——避免每次检查都触发内存写操作(如 test_and_set() 那样)。

注意:std::atomic_flag::test 是 C++20 起才标准化的;C++17 及更早版本没有该成员函数,强行调用会编译失败。别被某些文档或 IDE 的错误补全误导。

为什么不能直接用 test_and_set 实现读自旋锁

test_and_set() 总是执行一个读-改-写(RMW)操作,即使你只关心当前值。这会引发不必要的缓存行失效(cache line invalidation),在高竞争读场景下显著拖慢性能——尤其是当多个线程反复“读锁但不抢锁”时。

典型误用:

立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;

while (flag.test_and_set(std::memory_order_acquire)) {
    // 即使 flag 原本就是 true,也强制把它设为 true 并返回旧值
    // 这个写操作毫无必要,且干扰其他核心的缓存一致性
}

正确思路是:先用 test() 读取状态,仅当需要加锁时才调用 test_and_set()。

C++ Code Review Master
C++ Code Review Master

组合式C++代码评审方案,融合静态分析、AI推理、多轮迭代评审和C++专项检查,适用于PR审查、增量代码审查、全项目评审和代码质量评分,触发词包括review cpp、cpp代码评审、C++review、代码审查。

下载

读自旋锁的最小可行实现(C++20)

下面是一个极简、无构造/析构开销、支持纯读场景的自旋锁结构体:

struct spin_rwlock {
    std::atomic_flag flag = ATOMIC_FLAG_INIT;

    // 尝试获取写锁(排他)
    void lock() {
        while (flag.test_and_set(std::memory_order_acquire)) {
            // 自旋等待
        }
    }

    // 尝试获取读锁(共享)——关键:只读不写
    bool try_read_lock() {
        return !flag.test(std::memory_order_acquire);
        // 如果 flag == false(未加写锁),返回 true,表示可安全读
        // 注意:这里不改变 flag 状态,也不引入写屏障
    }

    void unlock() {
        flag.clear(std::memory_order_release);
    }
};

使用要点:

  • try_read_lock() 返回 true 仅表示“此刻无写锁”,不保证之后也不被抢占——读操作必须是短且无副作用的,否则需配合其他机制(如 epoch-based reclamation)
  • 该锁不区分读/写线程数,只防写冲突;多个读线程可同时通过 try_read_lock(),但一旦有线程调用 lock(),所有后续 try_read_lock() 都会失败
  • std::memory_order_acquire 对 test() 是必要的:确保之后的读操作不会被重排序到检查之前

容易忽略的兼容性与对齐陷阱

std::atomic_flag 在多数平台是 lock-free 的,但标准不保证;可通过 std::atomic_flag::is_always_lock_free 编译期确认。若为 false,test() 可能退化为内部互斥量调用,失去自旋意义。

另一个坑:ATOMIC_FLAG_INIT 在 C++20 已弃用,应改用默认初始化:

std::atomic_flag flag{}; // ✅ 推荐
// std::atomic_flag flag = ATOMIC_FLAG_INIT; // ❌ C++20 警告,C++23 移除

最后提醒:这个“读自旋锁”不是通用读写锁(reader-writer lock),它不计数、不唤醒、不升级;它只适合“绝大多数时间只有读、写极少且可容忍短暂阻塞”的场景。真要支持并发读+安全写升级,得上 std::shared_mutex 或更复杂的用户态实现。

热门AI工具

更多
讯飞智作

讯飞智作是一款AI视频创作工具,AI文本配音工具,数字人课程、营销视频制作。

讯飞绘文

讯飞绘文是一款由科大讯飞推出的一站式 AIGC 内容运营平台。

音述AI
音述AI Hot

一款AI音频处理工具,主要用于音述AI是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区,适合需要提升相关任务效率的用户。

DeepSeek

DeepSeek是一款面向对话、写作、编程和推理场景的AI大模型工具。

切问学术

切问学术是一款AI论文写作工具,复旦大学NLP团队推出的AI学术智能体。

超级简历WonderCV

一款AI办公效率工具,主要用于免费求职简历模版下载制作,应届生职场人必备简历制作神器,适合需要提升相关任务效率的用户。

LibLibAI
LibLibAI Hot

一款AI视频创作工具,主要用于国内领先的AI创意平台,以海量模型、低门槛操作与“创作-分享-商业化”生态,让小白与专业创作者都能高效实现图文乃至视频创意表达,适合需要提升相关任务效率的用户。

WorkBuddy

一款AI办公效率工具,主要用于腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台,适合需要提升相关任务效率的用户。

豆包大模型

豆包大模型是一款由字节跳动推出的企业级大语言模型服务平台。

相关专题

更多
c++和c语言的区别有哪些
c++和c语言的区别有哪些

c++和c语言的区别:1、面向对象编程(OOP)支持不同;2、新增特性不同;3、标准库不同;4、编译方式不同;5、命名空间不同等等。想了解更多c++的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

2208

2024.03.14

c++和python学习顺序推荐
c++和python学习顺序推荐

一般建议先学习C++,再学习Python,因为这样可以逐步从较为底层的编程语言向更高级的语言过渡。想了解更多python的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

979

2024.03.14

python和c++学习性价比分析
python和c++学习性价比分析

Python易于学习,广泛应用于Web开发、数据科学和人工智能等领域,但性能较低。C语言性能高,适用于对性能要求较高的场景,如游戏开发和系统编程,但学习曲线陡峭,错误处理复杂。想了解更多python的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

407

2024.03.14

c语言和c++一样吗
c语言和c++一样吗

c语言和c++是两种不同的编程语言,虽然有相似之处,但存在显著差异。c语言专注于过程式编程和系统级开发,以简洁、高效著称。c++作为c语言的超集,引入了面向对象编程,增强了代码组织和管理能力,但学习曲线也更陡峭。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

307

2024.03.14

c语言和c++先学哪个好
c语言和c++先学哪个好

初学者选择学习c语言还是c++语言,需要根据个人学习目标、背景以及编程兴趣和预期应用方向来决定。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

386

2024.03.14

c语言和c++的区别和联系
c语言和c++的区别和联系

c语言和c++是计算机科学领域应用广泛的编程语言。虽然它们有着相似的基础,但它们在语言类型、语法功能和内存管理方面存在着显著差异。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

580

2024.03.14

c++软件中文更改教程
c++软件中文更改教程

对于 ide,可通过打开设置,找到语言设置,选择中文,并保存更改。对于非 ide 应用程序,可查找设置或选项,选择语言设置,更改为中文,并保存更改。想了解更多c++的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

1389

2024.03.21

python和java和c++学习性价比分析
python和java和c++学习性价比分析

Python以其易学性、丰富的库和活跃的社区而著称,适合数据科学、人工智能和Web开发。Java以其跨平台性、企业级应用开发和Android应用开发而闻名。C++以其底层控制能力、高效性能和游戏开发而著称。选择哪种语言取决于个人兴趣、职业方向和特定需求。想了解更多python和java和c++的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

1197

2024.03.22

LLVM自定义Pass怎么写
LLVM自定义Pass怎么写

本专题聚焦LLVM自定义Pass开发,整理Pass类结构、run()方法、PreservedAnalyses、CMake构建、插件注册、-load-pass-plugin加载和测试用例编写流程。

0

2026.09.30

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Conan 2 Essentials 免费课程
Conan 2 Essentials 免费课程

共0课时 | 0人学习

Conan 2 高级依赖模型介绍
Conan 2 高级依赖模型介绍

共0课时 | 0人学习

CLion CMake 快速入门教程
CLion CMake 快速入门教程

共0课时 | 0人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn