条款40：对并发使用std::atomic，对特种内存使用valatile

可怜的volatile。被误解到如此地步。它甚至不应该出现在本章中，因为它与并发程序设计毫无关系。但是在其他程序设计语言中（Java和C#）,它还是会对并发程序设计有些用处。甚至在C++中，一些编译器也已经把volatile投入到染缸，使得它的语义显得可以用于并发软件中（但是仅可用于使用这些编译器进行编译之时）。

因此，除了消除环绕在它周围的混淆视听外，没有什么其他的理由值得在关于并发的一章中讨论volatile。

程序员有时会把volatile与绝对属于本章讨论范围的另一C++特性混淆，那就是std::atomic模板。该模板的实例（例如，std::atomic<int>,std::atomic<bool>和std::atomic<Widget*>等）提供的操作可以保证被其他线程视为原子的。一旦构造了一个std::atomic型别对象，针对它的操作就好像这些操作处于受互斥量保护的临界区域一样，但是实际上这些操作通常会使用特殊的机器指令来实现，这些指令比使用互斥量来的更加高效。

考虑以下应用了std::atomic的代码：

std::atomic<int> ai(0);   //将ai初始化为0
ai = 10;                  //将ai原子值设置为10
std::cout << ai;          //原子地读取ai的值
++ai;                     //原子地将ai自增为11
--ai;                     //原子地将ai自减为10    

在这些语句的执行期间，其他读取ai的线程可能只会看到它取值为0、10或11，而不可能有其他的取值（当然，前提假设这是修改ai值的唯一线程）。

此例在两方面值得注意。首先，在“std::cout << ai;”这个语句中，ai是std::atomic这一事实只能保证ai的读取是原子操作。至于整个语句都以原子方式执行，则没有提供如此保证。在读取ai的值和调用operator << 将其写入标准输出之间，另一个线程可能已经修改了ai的值。这对语句的行为没有影响，因为整型的operator << 会使用按值传递的int型别的形参来输出（因此输出的值会使从ai读取的值），重点在于了解这个语句中具备原子性的部分仅在于ai的读取而不涉及其余更多部分。

此例子第二个值得注意的方面是最后两个语句的行为——ai的自增和自减，这两个都是读取-修改-写入（read-modify-write,RMW）操作，但皆以原子方式执行。这是std::atomic型别最棒的特性之一：一旦构造出std::atomic型别对象，其上所有的成员函数（包括那些包含RMW操作的成员函数）都保证被其他线程视为原子的。

volatile int vi(0);    //将vi初始化为0
vi = 10;               //将vi设置为10
std::cout << vi;       //读取vi的值
++vi;                  //将vi自增为11
--vi;                  //将vi自减为10

在这段代码的执行期间，如果其他线程正在读取vi的值，它们可能会看到任何值，例如-12,68,4090727，任何值！这样的代码会出现未定义的行为，因为这些语句修改了vi,所以如果其他线程同时正在读取vi,就会出现在既非std::atomic,也非由互斥量保护的同时读写操作，这就是数据竞险的定义。

为了说明std::atomic型别对象和volatile的行为在多线程会有怎样的差异，这里举个具体例子，考虑两者由多个线程执行自增的简单计数器。二者都初始化为0：