並發：C 11 記憶體模型中的原子性和易失性

當多個執行緒並發存取共享全域變數時，執行緒可能會使用以下命令寫入和讀取變數不同的副本緩存在不同的處理器核心。由於不同快取中儲存的值之間可能存在差異，一個執行緒有可能從其快取中讀取過時的值。

但是，C 11 標準為原子操作提供了 std::atomic 庫，確保從其他快取中讀取最新值。這是透過強記憶體排序實現的，它保證一個執行緒所做的更改對其他執行緒以一致的順序可見。

另一方面， volatile 關鍵字只是表明變數不應透過以下方式進行最佳化：編譯器，但它不提供任何原子存取保證。它主要是為記憶體映射 I/O 或訊號處理等場景而設計的。

線程間共享變數的上下文中，如下所示：

std::atomic ai;

易失性類型和原子類型的行為會有顯著差異。易失性不保證原子訪問，並且它與 std::atomic 結合使用是多餘的。如果硬體平台另有指定，則 volatile 可能對執行緒之間的原子存取或記憶體排序沒有影響。

另一方面，std::atomic 類型透過各種選項（例如 std::memory_order_seq_cst）提供記憶體排序，它對所有變數的所有原子操作強制執行單一總順序。這確保了可見性和排序約束得到維護，並且執行緒不會以嚴格定義的順序觀察過時的值。

此外，使用讀-修改-寫操作，如 Exchange()、compare_exchange_strong() 和 fetch_add () 保證取得最新值。透過在同一執行緒上下文中執行這些操作，執行緒將以正確的順序觀察更新的值，從而避免不一致。

使用原子操作需要仔細考慮和理解。建議徹底研究背景材料和現有程式碼，以在生產代碼中有效地實現原子操作。在許多情況下，當不需要原子操作的挑戰時，鎖可以提供可行的替代方案。