C++：原子递增计数器变量

Question

如果我有两个

std::atomic<int>

计数器，

a

和

b

（都只做增量）。我想要做的是如果严格小于

a

，则增加

b

，并返回 a 的旧值。在存在多个线程都尝试此操作的情况下，我可以在不使用锁的情况下完成此操作吗？

比较然后递增序列需要锁定以确保

a

在比较和递增之间不会改变

Answer 1

由于

a

和

b

严格递增，您可以使用

compare_exchange

来完成此操作。这个想法是，将

a

和

b

的值加载到局部变量中，比较这些局部变量，如果有必要，当且仅当它仍然等于其旧值时，尝试将 local_a+1 交换到

a

中（这正是比较交换确实）。如果失败，则表明其他人已成功更新

a

，因此您重试，包括比较。

int inc()
{
  // Load b and an into locals.
  int aVal = a;
  int bVal = b;
  while(aVal < bVal)
  {
    if (a.compare_exchange_weak(aVal, aVal+1))
    {
      // Success! Return the original value of a.
      return aVal;
    }

    // Note that if a compare_exchange fails then `aVal` will already be updated with the new value of `a` so we only need to reload `b`
    bVal = b;
  }

  // a >= b so don't do anything
  return -1;
}

您可能可以收紧加载和比较/交换的内存顺序，但这是最简单的版本。

还要注意，虽然其中有一个循环，但循环是非常正常的（事实上，compare_exchange 的 weak 版本是必需的），因此不必担心 - 这是因为对于每次迭代循环的至少一个线程已成功执行工作，因此系统作为一个整体的前进总是会发生。