有时可以在C++中使用std::atomic代替std::mutex吗？

我想std::atomic有时可以取代std::mutex. 但是使用 atomic 而不是 mutex 总是安全的吗？示例代码：

std::atomic_flag f, ready; // shared

// ..... Thread 1 (and others) ....
while (true) {
    // ... Do some stuff in the beginning ...
    while (f.test_and_set()); // spin, acquire system lock
    if (ready.test()) {
        UseSystem(); // .... use our system for 50-200 nanoseconds ....
    }
    f.clear(); // release lock
    // ... Do some stuff at the end ...
}

// ...... Thread 2 .....
while (true) {
    // ... Do some stuff in the beginning ...
    InitSystem();
    ready.test_and_set(); // signify system ready
    // .... sleep for 10-30 milli-seconds ....
    while (f.test_and_set()); // acquire system lock
    ready.clear(); // signify system shutdown
    f.clear(); // release lock
    DeInitSystem(); // finalize/destroy system
    // ... Do some stuff at the end ...
}

在这里我std::atomic_flag用来保护我的系统（一些复杂的库）的使用。但它是安全代码吗？在这里，我想如果ready是，false那么系统不可用，我不能使用它，如果是真的，那么它可用，我可以使用它。为简单起见，假设上面的代码不抛出异常。

因为我可以std::mutex用来保护我的系统的读取/修改。但是现在我需要在 Thread-1 中使用非常高性能的代码，这些代码应该经常使用原子而不是互斥锁（线程 2 可能很慢，如果需要，可以使用互斥锁）。

在 Thread-1 系统使用代码（在 while 循环内）经常运行，每次迭代都围绕50-200 nano-seconds. 所以使用额外的互斥锁会很繁重。但是 Thread-2 迭代非常大，正如您可以在 while 循环的每次迭代中看到的那样，当系统准备好时，它会休眠 for 10-30 milli-seconds，因此仅在 Thread-2 中使用互斥锁是可以的。

Thread-1 是一个线程的示例，在我的实际项目中，有多个线程运行与 Thread-1 相同（或非常相似）的代码。

我担心内存操作顺序，这意味着当系统ready变为trueThread-1时，它可能会发生在系统尚未处于完全一致状态（尚未完全初始化）的情况下。也有可能发生ready变false在线程1为时已晚，当系统中已经取得了一定的破坏（DEINIT）操作。同样如您所见，系统可以在 Thread-2 的循环中多次初始化/销毁，并在 Thread-1 中多次使用ready。

如果没有 Thread-1 中的 std::mutex 和其他繁重的东西，我的任务可以以某种方式解决吗？仅使用 std::atomic（或 std::atomic_flag）。如果需要，线程 2 可以使用大量同步的东西，互斥体等。

基本上线程2应该以某种方式传播系统的整体inited状态到所有内核和其它线程之前ready变得true和也是线程2将传播ready等于false系统破坏（DEINIT）的任何单一的小操作之前就完成了。通过传播状态我的意思是所有系统的inited数据应该是100％一致写入全局内存等核心的缓存，让其他线程看到完全一致的系统，只要ready是true。

如果可以改善情况和保证，甚至允许在系统初始化之后和 ready 设置为 true 之前进行小（毫秒）暂停。并且还允许在 ready 设置为 false 之后和开始系统销毁（deinit）之前暂停。如果存在诸如“将所有 Thread-2 写入传播到全局内存并将缓存传播到所有其他 CPU 内核和线程”之类的操作，那么在 Thread-2 中执行一些昂贵的 CPU 操作也是可以的。

更新：作为我现在在我的项目中的上述问题的解决方案，我决定使用下一个代码std::atomic_flag来替换std::mutex：

std::atomic_flag f = ATOMIC_FLAG_INIT; // shared
// .... Later in all threads ....
while (f.test_and_set(std::memory_order_acquire)) // try acquiring
    std::this_thread::yield();
shared_value += 5; // Any code, it is lock-protected.
f.clear(std::memory_order_release); // release

上面的这个解决方案9 nanoseconds在我的 Windows 10 64 位 2Ghz 2 核笔记本电脑上的单线程（发布编译）中平均运行（测量 2^25 个操作）。虽然std::unique_lock<std::mutex> lock(mux);用于相同的保护目的需要100-120 nanoseconds在同一台 Windows PC 上。如果线程需要自旋锁而不是在等待时休眠，那么std::this_thread::yield();我只使用分号而不是上面的代码;。使用和时间测量的完整在线示例。

回答