std::atomic_bool 是 C++ 标准库中提供的一种 原子类型，用于在多线程环境下对布尔值进行 线程安全的读写操作，避免使用 std::mutex 带来的性能开销。

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1. 基本作用

在多线程环境中，多个线程同时访问一个 bool 类型变量可能会出现 竞态条件（race condition）。使用 std::atomic_bool 可以确保：

• 每次读取和写入都是 原子性的；
• 不需要手动加锁；
• 性能比 std::mutex 更好，适用于控制标志位等简单变量。

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2. 常用操作

操作	说明
load()	原子读取值
store(true/false)	原子写入值
exchange(value)	原子地将值替换为 value 并返回旧值
compare_exchange_weak	原子比较并条件赋值（弱）
compare_exchange_strong	原子比较并条件赋值（强）

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3. 示例代码：线程安全的停止标志

#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); // 原子写入，通知线程退出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);// 原子地将 flag 设置为 true，并获取旧值
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：

• 如果当前值 == expected，则原子地赋值为 new_val，并返回 true；
• 否则返回 false，且 expected 被更新为当前值。

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6. 和 volatile 的区别？

项目	std::atomic	volatile
原子性保证	✅	❌
线程安全	✅	❌
用于多线程	✅	❌（不适用）

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7. 典型应用场景

• 线程停止标志（如 kill_switch, terminate_flag）
• 单次初始化控制（once_flag 替代方案）
• 简单信号通信（如触发事件）

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8. 实战应用示例

在建图（SLAM）系统中，std::atomic_bool 通常用于 线程控制标志，以线程安全方式实现异步逻辑的终止、控制或状态指示。以下是详细用途、使用示例，以及与建图模块结合的典型场景。

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建图系统中常见使用场景

变量名	类型	作用说明
kill_switch	std::atomic_bool	强制立即终止后端建图线程
end_of_sequence	std::atomic_bool	等待数据队列处理完后自动终止线程
request_to_optimize	std::atomic_bool	请求触发一次后端优化
request_to_recover	std::atomic_bool	请求重新恢复全局状态或轨迹
is_mapping	std::atomic_bool	指示建图线程当前是否运行中
has_new_data	std::atomic_bool	用于触发新数据到来时的条件变量唤醒

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建图线程中的使用示例

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);         // 强制中断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(); // 唤醒线程}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;// 处理队列while (!submap_queue.empty()) {auto submap = submap_queue.front();submap_queue.pop();process_submap(submap);}if (request_to_optimize.exchange(false)) {optimize(); // 执行一次后端优化}}}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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** 技巧说明**

• atomic_bool + condition_variable 是建图线程中典型的等待-通知机制组合。
• exchange(false) 常用于“消费型”标志，即只触发一次（如 request_to_optimize）。
• 在析构时使用 kill_switch 可以 无锁安全终止线程，无需强行 detach。

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推荐命名规范

标志变量	推荐用途
kill_switch	强制立即终止所有建图处理
optimization_flag	表示优化请求
data_ready	数据队列中是否有数据可处理
map_updated	是否生成新地图输出
need_save	是否需要保存地图（外部触发）

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如果使用 ThreadPool + std::future，也可以这样结合：

if (request_to_optimize.exchange(false)) {thread_pool.submit([this]() {global_mapping->optimize();  // 异步触发建图优化});
}

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