atomic是C++标准程序库中的一个头文件，定义了C++11标准中的一些表示线程、并发控制时原子操作的类与方法等。此头文件主要声明了两大类原子对象：std::atomic和std::atomic_flag，另外还声明了一套C风格的原子类型和与C兼容的原子操作的函数。在多线程并发执行时，原子操作是线程不会被打断的执行片段。一些程序设计更为注重性能和效率，需要开发lock-free的算法和数据结构，这就需要更为底层的原子操作与原子类型。原子类型对象的主要特点就是从不同线程并发访问是良性(well-defined)行为，不会导致竞争危害。与之相反，不做适当控制就并发访问非原子对象则会导致未定义(undifined)行为。

atomic_flag类：是一种简单的原子布尔类型，只支持两种操作：test_and_set(flag=true)和clear(flag=false)。跟std::atomic的其它所有特化类不同，它是锁无关的。结合std::atomic_flag::test_and_set()和std::atomic_flag::clear()，std::atomic_flag对象可以当作一个简单的自旋锁(spin lock)使用。atomic_flag只有默认构造函数，禁用拷贝构造函数，移动构造函数实际上也禁用。如果在初始化时没有明确使用宏ATOMIC_FLAG_INIT初始化，那么新创建的std::atomic_flag对象的状态是未指定的(unspecified)，既没有被set也没有被clear;如果使用该宏初始化，该std::atomic_flag对象在创建时处于clear状态。

(1)、test_and_set：返回该std::atomic_flag对象当前状态，检查flag是否被设置，若被设置直接返回true，若没有设置则设置flag为true后再返回false。该函数是原子的。

(2)、clear：清除std::atomic_flag对象的标志位，即设置atomic_flag的值为false。

std::atomic类模板：std::atomic比std::atomic_flag功能更加完善。c++11标准库std::atomic提供了针对bool类型、整形(integral)和指针类型的特化实现。每个std::atomic模板的实例化和完全特化定义一个原子类型。若一个线程写入原子对象，同时另一个线程从它读取，则行为良好定义。而且，对原子对象的访问可以按std::memory_order所指定建立线程间同步，并排序非原子的内存访问。std::atomic可以以任何可平凡复制(Trivially Copyable)的类型T实例化。std::atomic既不可复制亦不可移动。

除了std::atomic和std::atomic_flag外， 还包括了基于std::atomic_flag类的C风格API和基于std::atomic类模板的C风格API。

与原子对象初始化相关的两个宏：

(1)、ATOMIC_VAR_INIT(val)：初始化std::atomic对象。This macro expands to a token sequence suitable to initialize an atomic object (of static storage duration) with a value of val. This macro exists for compatibility with C implementations, in which it is used as a constructor-like function for(default-constructed) atomic objects; In C++, this initialization may be performed directly by the initialization constructor.

(2)、ATOMIC_FLAG_INIT：初始化std::atomic_flag对象。This macro is defined in such a way that it can be used to initialize an object of type atomic_flag to the clear state.

std::atomic：Objects of atomic types contain a value of a particular type (T). The main characteristic of atomic objects is that access to this contained value from different threads cannot cause data races (i.e., doing that is well-defined behavior, with accesses properly sequenced). Generally, for all other objects, the possibility of causing a data race for accessing the same object concurrently qualifies the operation as undefined behavior. Additionally, atomic objects have the ability to synchronize access to other non-atomic objects in their threads by specifying different memory orders.

std::atomic_flag:Atomic flags are boolean atomic objects that support two operations:test-and-set and clear.

下面是从其他文章中copy的 测试代码，详细内容介绍可以参考对应的reference：

[cpp] view plain copy#include "atomic.hpp"