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.

#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 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 <stdatomic.h>

int compute_sum(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.

#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 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 оператора составного назначения для переключения значения flag. Стандарт C определяет 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;
}