原子操作

#include <stdatomic.h>

_Atomic int counter;            /* 原子整数 */
atomic_int counter2;            /* 等价 */

atomic_int count = ATOMIC_VAR_INIT(0);   /* 初始化 */

#include <stdatomic.h>
#include <stdio.h>

atomic_int counter = 0;

/* 原子增加 */
atomic_fetch_add(&counter, 1);      /* counter++ */

/* 原子读取 */
int val = atomic_load(&counter);

/* 原子写入 */
atomic_store(&counter, 10);

/* 比较并交换（CAS） */
int expected = 5;
atomic_compare_exchange_strong(&counter, &expected, 10);
/* 如果 counter == 5，设为 10，返回 true */
/* 否则 expected = counter，返回 false */

#include <stdatomic.h>
#include <threads.h>

atomic_int counter = 0;

int increment(void *arg)
{
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        atomic_fetch_add(&counter, 1);
    }
    return 0;
}

int main(void)
{
    thrd_t t1, t2;
    thrd_create(&t1, increment, NULL);
    thrd_create(&t2, increment, NULL);
    
    thrd_join(t1, NULL);
    thrd_join(t2, NULL);
    
    printf("Counter: %d\n", atomic_load(&counter));   /* 2000000 */
    return 0;
}

/* 内存序控制 */
atomic_store_explicit(&flag, 1, memory_order_release);
atomic_load_explicit(&flag, memory_order_acquire);

/* 内存序类型 */
memory_order_relaxed;           /* 无同步 */
memory_order_consume;           /* 消费 */
memory_order_acquire;           /* 获取 */
memory_order_release;           /* 释放 */
memory_order_acq_rel;           /* 获取-释放 */
memory_order_seq_cst;           /* 顺序一致（默认） */

atomic_flag lock = ATOMIC_FLAG_INIT;

/* 自旋锁 */
while (atomic_flag_test_and_set(&lock)) {
    /* 等待 */
}
/* 临界区 */
atomic_flag_clear(&lock);

#ifdef __STDC_NO_ATOMICS__
    /* 编译器不支持原子操作 */
    /* 使用互斥锁替代 */
#else
    #include <stdatomic.h>
#endif

atomic_int counter;
counter++;                      /* 错误：非原子操作 */

/* 正确 */
atomic_fetch_add(&counter, 1);

/* CAS 的经典问题：值从 A→B→A，CAS 认为未改变 */
/* 解决方案：使用带版本号的指针 */