最終更新日時: 2025年06月28日 11時55分48秒 (JST)
suomesta が更新

履歴 編集

function template
<atomic>

# std::atomic_compare_exchange_strong_explicit(C++11)

    namespace std {
      template <class T>
      bool
        atomic_compare_exchange_strong_explicit(
             volatile atomic<T>* object,
             T* expected,
             T desired,
             memory_order success,
             memory_order failure) noexcept;        // (1) C++11
      template <class T>
      bool
        atomic_compare_exchange_strong_explicit(
             volatile atomic<T>* object,
             typename atomic<T>::value_type* expected,
             typename atomic<T>::value_type desired,
             memory_order success,
             memory_order failure) noexcept;        // (1) C++17

      template <class T>
      bool
        atomic_compare_exchange_strong_explicit(
             atomic<T>* object,
             T* expected,
             T desired,
             memory_order success,
             memory_order failure) noexcept;        // (2) C++11
      template <class T>
      bool
        atomic_compare_exchange_strong_explicit(
             atomic<T>* object,
             typename atomic<T>::value_type* expected,
             typename atomic<T>::value_type desired,
             memory_order success,
             memory_order failure) noexcept;        // (2) C++17
      template <class T>
      constexpr bool
        atomic_compare_exchange_strong_explicit(
             atomic<T>* object,
             typename atomic<T>::value_type* expected,
             typename atomic<T>::value_type desired,
             memory_order success,
             memory_order failure) noexcept;        // (2) C++26
    }

## 概要

強い比較でアトミックに値を入れ替える

## テンプレートパラメータ制約

- (1) :
  - C++20 : `atomic<T>::is_always_lock_free`が`true`であること

## 事前条件

- `failure`が`memory_order_release`, `memory_order_acq_rel`ではないこと。
- `failure`が`success`よりも強くないこと。

## 効果

現在の値`object`と`expected`をバイトレベルで等値比較を行う、`true`である場合は現在の値`object`を`desired`で置き換え、`false`である場合は`expected`を現在の値`object`で置き換える。

バイト等値比較が`true`の場合は`success`メモリオーダー、`false`の場合は`failure`メモリオーダーに従って、アトミックに値の置き換えが行われる。メモリオーダーが一つだけ指定された場合、`order`メモリオーダーが使用される。

## 戻り値

等値比較の結果が返される

## 例外

投げない

## 備考

この関数は、値が交換可能な場合はCAS (compare-and-swap)操作が常に成功する。

`atomic_compare_exchange_weak_explicit()`はより弱い命令であり、交換可能な場合でもCAS操作が失敗する可能性がある。

通常、CAS操作は、CASが成功するまでループさせる。

しかし、もしCAS操作でSpurious Failureが発生しなければループさせる必要が無くなるといった状況であれば、`atomic_compare_exchange_strong_explicit()`を使うことで効率良くCASを行うことができる。

逆に言えば、そのような状況でないなら常にループで`atomic_compare_exchange_weak_explicit()`を利用すれば良い。

## 例

    #include <iostream>
    #include <atomic>

    int main()
    {
      {
        std::atomic<int> x(3);

        // x == expectedなので、xは2に置き換えられる
        int expected = 3;
        bool result = std::atomic_compare_exchange_strong_explicit(&x, &expected, 2,
                                                                   std::memory_order_acquire,
                                                                   std::memory_order_acquire);

        std::cout << std::boolalpha << result << " " << x.load() << " " << expected << std::endl;
      }
      {
        std::atomic<int> x(3);

        // x != expectedなので、expectedがxの値で置き換えられる
        int expected = 1;
        bool result = std::atomic_compare_exchange_strong_explicit(&x, &expected, 2,
                                                                   std::memory_order_acquire,
                                                                   std::memory_order_acquire);

        std::cout << std::boolalpha << result << " " << x.load() << " " << expected << std::endl;
      }
    }

### 出力

    true 2 3
    false 3 3

## バージョン

### 言語

- C++11

### 処理系

- Clang: ??
- GCC: 4.7.0 ✅
- ICC: ??
- Visual C++: 2012 ✅, 2013 ✅

## 関連項目

- C++20 ほとんどの`volatile`を非推奨化

## 参照

- atomic compare_exchange_weak/strong関数 - yohhoyの日記
- N2748 Strong Compare and Exchange
- cbloom rants: 07-14-11 - compare_exchange_strong vs compare_exchange_weak
- What does 'spurious failure' on a CAS mean? - StackOverflow
- “Strong” and “weak” hardware memory models - Sutter’s Mill
- P0558R1 Resolving `atomic<T>` named base class inconsistencies
- P1831R1 Deprecating `volatile`: library
  - C++20での、`volatile`版への制約追加
- P3309R3 `constexpr atomic` and `atomic_ref`
  - C++26で`constexpr`に対応した