std::atomic（C++11）
一句话
一种保证读写操作不可分割的模板类，让多线程并发访问同一变量时不会出现数据竞争。
头文件
#include <atomic>
核心 API 速查
| 操作 | 签名 | 说明 |
|---|---|---|
| 构造 | atomic() noexcept = default; | 默认构造（值未初始化） |
| 赋值 | T operator=(T desired) noexcept; | 原子写入选定值 |
| 读取 | operator T() const noexcept; | 原子读取并返回当前值 |
| 存储 | void store(T desired, memory_order order = memory_order_seq_cst) noexcept; | 原子写入 |
| 加载 | T load(memory_order order = memory_order_seq_cst) const noexcept; | 原子读取 |
| 交换 | T exchange(T desired, memory_order order = memory_order_seq_cst) noexcept; | 原子替换旧值并返回旧值 |
| 比较交换 | bool compare_exchange_weak(T& expected, T desired, ...) noexcept; | 弱 CAS，可能伪失败 |
| 比较交换 | bool compare_exchange_strong(T& expected, T desired, ...) noexcept; | 强 CAS，仅在真正不匹配时失败 |
| 原子加 | T fetch_add(T arg, memory_order order = memory_order_seq_cst) noexcept; | 原子加并返回旧值（整型/指针） |
| 无锁检查 | bool is_lock_free() const noexcept; | 判断当前类型是否无锁实现 |
最小示例
cpp
#include <atomic>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
std::atomic<int> cnt{0};
int main() {
std::vector<std::jthread> pool;
for (int i = 0; i < 10; ++i)
pool.emplace_back([] { for (int n = 0; n < 10000; ++n) cnt++; });
std::cout << cnt << '\n'; // 输出 100000
}嵌入式适用性：高
- 对齐正确的整型和指针类型通常直接映射为硬件原子指令，零额外开销
is_lock_free()可在运行时确认是否真正无锁，避免隐式系统调用- 替代笨重的互斥锁，适合中断与主循环间的轻量级状态同步
- 过大的自定义结构体可能退化为内部加锁实现，需重点规避
编译器支持
| GCC | Clang | MSVC |
|---|---|---|
| 4.4 | 3.1 | 19.0 |
另见
部分内容参考自 cppreference.com，采用 CC-BY-SA 4.0 许可