有没有办法让 std::atomic 的 compare_exchange_strong 方法在不等式上进行交换？

Question

我有一个原子类型，我需要将它与一个值进行原子比较，如果两个值不相等，则交换原子的值。

换句话说，compare_exchange_strong 本质上是原子地执行此操作：

if (atomic_value == expected)
    atomic_value = desired;

...我正在寻找一种方法来做到这一点：

if (atomic_value != expected)
    atomic_value = desired;

（是的，我知道compare_exchange_strong 使用按位相等进行比较，而不是== 运算符。而且我知道当比较失败时会分配expected 的值。这仅用于说明目的。在我的用例中无论比较结果如何，我都不需要原子的值。）

有什么方法可以做到这一点而不必依赖使用锁而不是std::atomic？

Answer 1

只需使用通常用于比较和交换的循环，但不是循环直到（新）预期值匹配，而是循环或者直到它匹配（并且存储发生）或者它等于您的 != expected 条件中的值，因为在这种情况下您不需要做任何事情。 （显然不要将初始值设为“除非”值，以免第一次“成功”。）

Answer 2

auto observed = atomic_value.load();
for (;;)
{
    if (observed == expected){
       break; // no exchange
    }
    if (atomic_value.compare_exchange_weak(observed, desired)) { 
       break; // successfully exchanged observed with desired
    }
}

---

当然，它在 HW 具有 LL/SC 的架构上不是最理想的，因为 C++ 没有公开它。 LL/SC 可以有任意条件。

Answer 3

你可以使用这样的东西：

#include <atomic>
#include <random>

std::atomic<int> atomVal;

int store_if_not_equal(int desired)
{
    while (true)    // or maxloop....
    {
        int expected = desired;

        if (atomVal.compare_exchange_strong(expected, desired))
        {
            // values matched - do nothing
            return 0;
        }
        else
        {
            //expected now contains the "current value"
            // another thread could have sneaked in and changed it,
            // so only replace it if it still matches
            if (atomVal.compare_exchange_strong(expected, desired))
            {
                // success
                return 1;
            }
        }

    // if we arrive here, retry
    }
}

int main()
{
    atomVal.store(rand());
    return store_if_not_equal(2);
}

演示：https://godbolt.org/z/qWTP7canf