g++ / gcc 是否支持 C++20 新 atomic_flag 功能？

Question

根据 cppreference，c++20 对 atomic_flag 操作有丰富的（并且对我有用）支持。

然而，尚不清楚 gcc 是否支持这些功能，在 gnu's feature summary 上找不到它们。我目前使用的是版本 8，设置了 -c++=2a。

这段代码不能用 GCC8 编译：

#include <atomic>

int main() {
  std::atomic_flag myFlag = ATOMIC_FLAG_INIT;
  myFlag.test();
}

error: ‘struct std::atomic_flag’ has no member named ‘test’

我不想通过安装较新版本的 g++ 来破坏我的构建环境，如果有人可以报告对版本 10 或更高版本 atomic_flag 的支持，我将不胜感激。

Answer 1

atomic<bool> 完成了 atomic_flag 所做的一切，就像在所有普通 C++ 实现上一样高效。 C++20 刚刚向 atomic_flag 添加了新内容，使其达到 atomic<bool> 的水平。 atomic_flag 保证为 lock_free，但实际上在任何人关心的所有平台上，atomic<bool>.

也是如此

不要期望 GCC8 拥有所有 C++2a 特性；至少在 https://godbolt.org/ 上试用最新版本或每晚 gcc。（另请注意，需要支持此功能的不是编译器本身，只是标准库头文件。但 libstdc++ 通常与 g++ 一起分发。）

我调整了您的示例，因此它可以在启用优化的情况下进行编译，而无需优化实际工作。

#include <atomic>

int flagtest(std::atomic_flag &myFlag) {
  //std::atomic_flag myFlag = ATOMIC_FLAG_INIT;
  return myFlag.test();
}

On the Godbolt compiler explorer 使用 gcc 和 clang：GCC10.2 不支持新的 C++20 atomic_flag::test() 成员函数，GCC 每晚主干构建支持。 Clang 11.0 和 trunk 有，clang 10.0.1 没有。

# GCC trunk for x86-64 -O3 -std=gnu++2a
flagtest(std::atomic_flag&):
        movzx   eax, BYTE PTR [rdi]
        ret
booltest(std::atomic<bool>&):
        movzx   eax, BYTE PTR [rdi]
        test    al, al
        setne   al
        movzx   eax, al                # this is weird, GCC has gone insane.
        ret

有了clang，我们也可以试试libc++（C++标准库的新实现）。默认情况下，Linux（包括 Godbolt）上的 clang 使用 libstdc++，就像 GCC 一样。

# clang 11.0 -O3 -std=gnu++2a -stdlib=libc++
flagtest(std::__1::atomic_flag&):      # @flagtest(std::__1::atomic_flag&)
        mov     al, byte ptr [rdi]
        movzx   eax, al
        and     eax, 1
        ret
booltest(std::__1::atomic<bool>&):         # @booltest(std::__1::atomic<bool>&)
        mov     al, byte ptr [rdi]
        movzx   eax, al
        and     eax, 1
        ret

这很奇怪也很可怕；即使内存中的值可能没有被布尔化，也没有理由不合并到 RAX 和 thenmovzx eax,al 的低字节，而不是仅仅在第一名.

但是 and eax,1 比 GCC 的疯狂 test/setnz/movzx 要好得多，如果它认为它需要重新布尔化的话。（它实际上不需要这样做；ABI 保证内存中的 bool 是实际的 0 或 1 字节，并且 atomic<bool> 使用与 bool.)

因此，对于 clang，两种方式都有愚蠢的错误优化转换为 int。由于某种原因使用 GCC atomic_flag 不会遇到这个问题，但我不建议仅仅因为这个原因使用它。希望 atomic<bool> 会得到修复，通常你不会将 bool 转换为 int。

atomic<bool> 或 atomic_flag 的正常使用，如对其进行分支，不应有任何这些遗漏的优化。 例如

int g0, g1;
int conditional_load(std::atomic<bool> &myFlag) {
    return myFlag ? g0 : g1;
}

# gcc 11 nightly build -O3
conditional_load(std::atomic<bool>&):
        movzx   eax, BYTE PTR [rdi]
        test    al, al
        mov     eax, DWORD PTR g0[rip]
        cmove   eax, DWORD PTR g1[rip]
        ret

所以这很正常。 Clang 选择在地址之间select，然后加载一次。这将加载使用延迟置于关键路径上并需要更多指令；当两个 vars 相邻时更糟糕的选择，因此可能来自相同的缓存行。（GCC 的选择总是涉及两个变量，如果一个变量可以在缓存中保持“冷”状态，可能会更糟）。

g++ / gcc 是否支持 C++20 新 atomic_flag 功能？

Are C++20 new atomic_flag features supported in g++ / gcc?

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