我可以将 C11 `_Atomic` 关键字应用于枚举类型吗？答案

【问题标题】：Can I apply the C11 `_Atomic` keyword to enum types?我可以将 C11 `_Atomic` 关键字应用于枚举类型吗？
【发布时间】：2019-03-05 19:58:08
【问题描述】：

如果我有类型

enum foo {
    FOO,
    BAR,
    BAZ,
};

然后我可以声明该类型的原子版本吗

_Atomic(enum foo);

或者我必须使用例如atomic_int 并转换 atomic_load() 的结果？

以下程序编译时没有警告：

    #include <stdatomic.h>
    #include <stdio.h>

    enum foo {FOO, BAR, BAZ};

    int main(void) {
        _Atomic(enum foo) foo_a;
        atomic_store(&foo_a, BAR);
        enum foo val = atomic_load(&foo_a);
        printf("%u\n", val);
        return 0;
    }

但确实如此：

    #include <stdatomic.h>
    #include <stdio.h>

    enum foo {FOO, BAR, BAZ};

    int main(void) {
        enum foo foo; // <---- non atomic
        atomic_store(&foo, BAR);
        enum foo val = atomic_load(&foo);
        printf("%u\n", val);
        return 0;
    }

【问题讨论】：

根据port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#6.7.2.4p3，_Atomic 与enum 一起使用没有任何预防措施。
旁注：如果您所做的只是atomic_store 和atomic_load，您可以只声明_Atomic(enum foo) foo_a;，然后使用正常的读取/分配； IIRC，_Atomic 合格类型自动执行顺序一致的读/写（匹配普通的atomic_load/atomic_store，它们也是顺序一致的）。如果声明 _Atomic、foo = BAR; 和 enum foo val = foo; 仍将是原子操作。我对此不是 100% 确定（inc/dec/compound 分配都绝对是顺序一致的；可能不太严格的语义用于普通读/写）。
@ShadowRanger: AFAIK，你总是需要使用atomic_store_explicit(..., memory_order_release) 任何时候你想要比 seq_cst 弱的排序。没有办法让++ 或= 默认为acq/rel 或relaxed 而不是seq_cst。
@PeterCordes：是的，我就是这么想的。在第一次检查时没有发现对普通加载和存储的保证，仅适用于读取-修改-写入操作，但即使对于最简单的操作，如果他们谨慎行事，我也不会感到惊讶。
@ShadowRanger：gcc / clang 可能只是在不需要时选择了该行为；我没有检查标准。

标签： c enums c11 stdatomic

【解决方案1】：

是的，所有数据类型都可以是原子的，不需要对这些使用原子通用函数。对这样一个对象的所有操作都是原子的。

对于您的第二个示例，您的编译器没有发出警告很奇怪。将非原子操作用于原子操作是违反约束的，因此编译器应该为您提供诊断。

【讨论】：

对第二个例子的猜测，他们正在编译的机器并没有对非_Atomic 类型尚未满足的_Atomic 类型提出任何特殊要求（大小没有改变，对齐已经正确），编译器只是懒惰并忽略了规范违规。
参数应该是 _Atomic 是有道理的，但在 C17 7.17.7.1 中它显示的格式为 void atomic_store(volatile A *object, C desired);。为什么这些参数没有_Atomic 限定？你说的违反约束到底在哪里？
@Lundin AFAIR 在这个子句中A 总是指原子类型。
好的，但我仍然不明白将pointer-to-type 传递给期望qualified-pointer-to-type 的函数是如何违反约束的。 atomic_type 类型似乎不是不同的类型，而是 _Atomic type 的类型定义。
因为_Atomic 看起来只是一个限定符，实际上并不是一个。规则是短语“qualified or unqualified type”，没有特别提到 atomic，不包括 atomic 类型。 所以指向有和没有 atomic 限定的类型的指针是不兼容的。

【解决方案2】：

是的，这是合法的。顺便说一句，您实际上并不需要括号，_Atomic enum foo foo; 是等效的。

_Atomic 与其他类型限定符一样工作，例如 const 和 volatile。

enum foo foo;
atomic_store(&foo, BAR);

是 clang 的错误。 error: address argument to atomic operation must be a pointer to _Atomic type ('enum foo *' invalid)。（来自the Godbolt compiler explorer）。

这只是 GCC 实现的一个怪癖，即使在 -Wall 处，它也可以在没有警告的情况下编译。那可能应该改变......

GCC's atomic builtins 与 void __atomic_store_n (type *ptr, type val, int memorder) 类似，采用指向普通类型的指针，而不需要 _Atomic。

C++11 <atomic> 使用这些内置函数。同样，GCC 的 C11 stdatomic.h 使用

#define atomic_store_explicit(PTR, VAL, MO)                             \
  __extension__                                                         \
  ({                                                                    \
    __auto_type __atomic_store_ptr = (PTR);                             \
    __typeof__ (*__atomic_store_ptr) __atomic_store_tmp = (VAL);        \
    __atomic_store (__atomic_store_ptr, &__atomic_store_tmp, (MO));     \
  })

#define atomic_store(PTR, VAL)                          \
  atomic_store_explicit (PTR, VAL, __ATOMIC_SEQ_CST)

（__extension__ 用于 GNU C 语句表达式，其中 x = {foo; bar;} 采用 bar 的值。）

所以这些实际上都不需要指针类型具有_Atomic。

【讨论】：