Проблема

Атомарная переменная, к которой получают доступ дважды в выражении, происходит когда атомарные типы C или C++ std::atomic переменные класса появляются дважды в выражении и существует:

Стандарт C задает определенные операции на атомарных переменных, которые ориентированы на многопотоковое исполнение и не вызывают условия состязания данных. В отличие от отдельных операций, пара операций на той же атомарной переменной в выражении не ориентирована на многопотоковое исполнение.

Риск

Поток может изменить атомарную переменную между парой атомарных операций, которые могут привести к состоянию состязания данных.

Фиксация

Не ссылайтесь на атомарную переменную дважды в том же выражении.

Пример - ссылка на атомарную переменную дважды в выражении

#include <stdatomic.h>

atomic_int n = ATOMIC_VAR_INIT(0);

int compute_sum(void)
{
    return n * (n + 1) / 2;
}

В этом примере, глобальная переменная n ссылается дважды в операторе возврата compute_sum(). Значение n может измениться между двумя отличными операциями чтения. compute_sum() может возвратить неправильное значение.

Коррекция — передает переменную как аргумент функции

Одна возможная коррекция должна передать переменную как аргумент функции n. Переменная копируется в память, и операции чтения на копии гарантируют тот compute_sum() возвращает правильный результат. Если вы передаете переменную типа int вместо типа atomic_int, коррекция все еще допустима.

#include <stdatomic.h>

int compute_sum(atomic_int n)
{
    return n * (n + 1) / 2;
}

Проблема

Атомарная последовательность загрузки и хранилища, не атомарная, происходит, когда вы используете эти функции, чтобы загрузить, и затем храните атомарную переменную.

Поток не может прервать атомарную загрузку или атомарную операцию хранилища на переменной, но поток может прервать хранилище, и затем загрузить последовательность.

Риск

Поток может изменить переменную между загрузкой и сохранить операции, приводящие к состоянию состязания данных.

Фиксация

Чтобы читать, измените, и сохраните переменную атомарно, используйте составной оператор присваивания, такой как +=, atomic_compare_exchange() или atomic_fetch_*- функции семейства.

Пример - загружающий затем хранение атомарной переменной

#include <stdatomic.h>
#include <stdbool.h>

static atomic_bool flag = ATOMIC_VAR_INIT(false);

void init_flag(void)
{
    atomic_init(&flag, false);
}

void toggle_flag(void)
{
    bool temp_flag = atomic_load(&flag);
    temp_flag = !temp_flag;
    atomic_store(&flag, temp_flag);
}

bool get_flag(void)
{
    return atomic_load(&flag);
}

В этом примере, переменной flag из типа atomic_bool ссылается дважды в toggle_flag() функция. Функция загружает переменную, инвертирует ее значение, затем хранит новое значение назад к переменной. Если два потока вызывают toggle_flag(), второй поток может получить доступ к flag между загрузкой и операциями хранилища первого потока. flag может закончиться в неправильном состоянии.

Коррекция — присвоение составного объекта использования, чтобы изменить переменную

Одна возможная коррекция должна использовать составной оператор присваивания, чтобы переключить значение flag. Стандарт C задает операцию при помощи ^= как атомарный.

 #include <stdatomic.h>
#include <stdbool.h>

static atomic_bool flag = ATOMIC_VAR_INIT(false);

void toggle_flag(void)
{
    flag ^= 1;
}

bool get_flag(void)
{
    return flag;
}