std::atomic_bool 是 C++ 標準庫中提供的一種 原子類型，用于在多線程環境下對布爾值進行 線程安全的讀寫操作，避免使用 std::mutex 帶來的性能開銷。

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1. 基本作用

在多線程環境中，多個線程同時訪問一個 bool 類型變量可能會出現 競態條件（race condition）。使用 std::atomic_bool 可以確保：

• 每次讀取和寫入都是 原子性的；
• 不需要手動加鎖；
• 性能比 std::mutex 更好，適用于控制標志位等簡單變量。

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2. 常用操作

操作	說明
load()	原子讀取值
store(true/false)	原子寫入值
exchange(value)	原子地將值替換為 value 并返回舊值
compare_exchange_weak	原子比較并條件賦值（弱）
compare_exchange_strong	原子比較并條件賦值（強）

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3. 示例代碼：線程安全的停止標志

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
#include <chrono>std::atomic_bool stop_flag(false);void worker_thread() {std::cout << "Worker thread started.\n";while (!stop_flag.load()) {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));std::cout << "Working...\n";}std::cout << "Worker thread stopping.\n";
}int main() {std::thread t(worker_thread);std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));std::cout << "Main thread: stopping worker.\n";stop_flag.store(true); // 原子寫入，通知線程退出t.join();std::cout << "Main thread: done.\n";return 0;
}

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4. exchange() 用法示例

std::atomic_bool flag(false);// 原子地將 flag 設置為 true，并獲取舊值
bool was_set = flag.exchange(true);
if (!was_set) {std::cout << "First time setting flag!\n";
} else {std::cout << "Flag was already set.\n";
}

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5. compare_exchange_strong() 用法示例

std::atomic_bool ready(false);
bool expected = false;if (ready.compare_exchange_strong(expected, true)) {std::cout << "We changed it from false to true.\n";
} else {std::cout << "It was already true.\n";
}

compare_exchange_strong(expected, new_val) 的意思是：

• 如果當前值 == expected，則原子地賦值為 new_val，并返回 true；
• 否則返回 false，且 expected 被更新為當前值。

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6. 和 volatile 的區別？

項目	std::atomic	volatile
原子性保證	?	?
線程安全	?	?
用于多線程	?	?（不適用）

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7. 典型應用場景

• 線程停止標志（如 kill_switch, terminate_flag）
• 單次初始化控制（once_flag 替代方案）
• 簡單信號通信（如觸發事件）

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8. 實戰應用示例

在建圖（SLAM）系統中，std::atomic_bool 通常用于 線程控制標志，以線程安全方式實現異步邏輯的終止、控制或狀態指示。以下是詳細用途、使用示例，以及與建圖模塊結合的典型場景。

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建圖系統中常見使用場景

變量名	類型	作用說明
kill_switch	std::atomic_bool	強制立即終止后端建圖線程
end_of_sequence	std::atomic_bool	等待數據隊列處理完后自動終止線程
request_to_optimize	std::atomic_bool	請求觸發一次后端優化
request_to_recover	std::atomic_bool	請求重新恢復全局狀態或軌跡
is_mapping	std::atomic_bool	指示建圖線程當前是否運行中
has_new_data	std::atomic_bool	用于觸發新數據到來時的條件變量喚醒

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建圖線程中的使用示例

class AsyncMapping {
public:AsyncMapping() : kill_switch(false), end_of_sequence(false), request_to_optimize(false) {mapping_thread = std::thread(&AsyncMapping::run, this);}~AsyncMapping() {kill_switch.store(true);         // 強制中斷condition.notify_all();if (mapping_thread.joinable()) mapping_thread.join();}void insert_submap(const SubMap::Ptr& submap) {{std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mutex);submap_queue.push(submap);}request_to_optimize.store(true);condition.notify_one(); // 喚醒線程}private:void run() {while (!kill_switch.load()) {std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);condition.wait(lock, [&]() {return kill_switch.load() || !submap_queue.empty() || request_to_optimize.load();});if (kill_switch.load()) break;// 處理隊列while (!submap_queue.empty()) {auto submap = submap_queue.front();submap_queue.pop();process_submap(submap);}if (request_to_optimize.exchange(false)) {optimize(); // 執行一次后端優化}}}void process_submap(const SubMap::Ptr& submap);void optimize();private:std::atomic_bool kill_switch;std::atomic_bool end_of_sequence;std::atomic_bool request_to_optimize;std::queue<SubMap::Ptr> submap_queue;std::mutex queue_mutex;std::condition_variable condition;std::thread mapping_thread;
};

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** 技巧說明**

• atomic_bool + condition_variable 是建圖線程中典型的等待-通知機制組合。
• exchange(false) 常用于“消費型”標志，即只觸發一次（如 request_to_optimize）。
• 在析構時使用 kill_switch 可以 無鎖安全終止線程，無需強行 detach。

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推薦命名規范

標志變量	推薦用途
kill_switch	強制立即終止所有建圖處理
optimization_flag	表示優化請求
data_ready	數據隊列中是否有數據可處理
map_updated	是否生成新地圖輸出
need_save	是否需要保存地圖（外部觸發）

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如果使用 ThreadPool + std::future，也可以這樣結合：

if (request_to_optimize.exchange(false)) {thread_pool.submit([this]() {global_mapping->optimize();  // 異步觸發建圖優化});
}

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