std::atomic_ref 需要对齐

Question

根据

cppreference，硬件可能要求 atomic_ref<T>

 引用的对象比其他 

T

 对象具有更严格的对齐方式，并且对 

atomic_ref

 的操作是否无锁取决于参考对象。

为什么只需要

atomic_ref

 引用的对象具有正确的对齐方式，而 

std::atomic

 似乎没有强加这个要求？

Answer 1

std::atomic

 将 

T

 对象分配为类成员，因此其内部可以应用足够的对齐方式。

将

atomic<T>*

 指向现有的 

T

 对象的定义并不明确，尽管在许多实现中它恰好可以工作。这就是

std::atomic_ref<T>

旨在解决的问题；对单独存在的普通 

T

 对象进行原子访问，您可能会在程序的其他阶段对其进行一些非原子访问。在 C++20 之前，标准根本没有提供这样做的方法；这就是为什么如果你想使用 

T

，你自己对齐一个普通 

atomic_ref

 对象的程序员可见的要求在 C++20 中是新的，比如 

alignas(std::atomic_ref<T>::required_alignment) T foo;

std::atomic_ref<T>::required_alignment

 将等于 

alignof(std::atomic<T>)

，即使 

alignof(T)

 更低。至少在正常的实施中。

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如果没有

std::atomic_ref

，您当然可以使用特定于编译器的扩展，例如 GNU C 

__atomic

 内置在普通对象上。

这就是

std::atomic<T>

 和 

std::atomic_ref<T>

 在 GCC / clang 标头中的实现方式，而不是像 C11 

_Atomic

 关键字那样在编译器中直接支持。 （它必须自己对其应用的事物进行过度对齐。有一段时间有

GCC错误65146_Atomic

没有强制

int64_t

对齐，即使在32位目标上也是如此只有 4 字节对齐，例如 x86；它在结构外部工作，因为 GCC 选择对齐 

int64_t

 以提高性能，但实际上在结构内部并不是原子的。G++ 的 

std::atomic<>

 早些时候在 

<atomic>

 标头中修复了该错误，但是 C 

_Atomic

 是编译器内部的。）