Атомарная переменная, к которой в выражении обращаются дважды, возникает, когда C-атомарные типы или C++ std::atomic переменные класса появляются дважды в выражении, и существуют:

Стандарт C задает определенные использования с атомарными переменных, которые являются безопасными для потока и не вызывают условий гонки данных. В отличие от отдельных операций, пара операций над одной и той же атомарной переменной в выражении не безопасна для потока.

Поток может изменять атомарную переменную между парой атомарных операций, что может привести к условию гонки данных.

Не ссылаться на атомарную переменную дважды в том же выражении.

Чтобы запустить этот пример, используйте следующие опции:

#include <atomic>
std::atomic<int> n(5);
int compute_sum(void)
{
    return n * (n + 1) / 2;
}

В этом примере глобальная переменная n дважды упоминается в операторе возврата compute_sum(). Значение n может изменяться между двумя различными операциями чтения. compute_sum() может вернуть неправильное значение.

Одной из возможных коррекций является передача переменной в качестве аргумента функции n. Переменная копируется в память, и операции чтения на копии гарантируют, что compute_sum() возвращает правильный результат. Если вы передаете переменную типа int вместо типовых atomic_int, коррекция все еще действительна.

#include <atomic>
int compute_sum(std::atomic<int> n)
{
    return n * (n + 1) / 2;
}

Атомарная загрузка и неатомная последовательность хранения возникают, когда вы используете эти функции для загрузки, а затем храните атомарную переменную.

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

Поток может изменять переменную между операциями загрузки и хранения, приводя к условию гонки данных.

Чтобы считать, изменять и хранить переменную атомарно, используйте составной оператор назначения, такой как +=, atomic_compare_exchange() или atomic_fetch_*-семейные функции.

Чтобы запустить этот пример, используйте следующие опции:

#include <atomic>
#include <stdbool.h>
using namespace std;
static atomic<bool> flag(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 переменные flag типа atomic_bool ссылка дважды внутри toggle_flag() функция. Функция загружает переменную, отменяет ее значение, затем сохраняет новое значение назад к переменной. Если вызываются два потока toggle_flag()второй поток может получить доступ к flag между операциями загрузки и хранения первого потока. flag может оказаться в неправильном состоянии.

Одной из возможных коррекций является использование функции atomic_compare_exchange_weak для выполнения безопасного и атомарного сравнения и обмена. Когда вы используете эту функцию, изменения на flag видны другим потокам, и ожидаемый результат сохранен в flag.

#include <atomic>
#include <stdbool.h>
using namespace std;
static atomic<bool> flag(false);


void toggle_flag(void)
{
  bool old_flag = atomic_load(&flag);
  bool new_flag;
  do {
    new_flag = !old_flag;
  } while (!atomic_compare_exchange_weak(&flag, &old_flag, new_flag));

}

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