作者yam276 (史莱哲林的优等生)
看板Marginalman
标题[闲聊] 每日C++小秘密(4)：I am std::atomic
时间Wed Oct 30 18:57:06 2024
什麽是原子操作？
在多执行绪程式中，执行绪之间可能同时访问和修改共享资料。
如果没有适当的同步机制，这可能导致资料竞争和未定义行为。
我们在过去最常使用锁（如 std::mutex）来保护共享资料，
但锁可能带来性能开销和死锁风险。
原子操作提供了一种轻量级的同步方式，
允许我们在不使用锁的情况下进行安全的共享资料访问。
一段使用 std::atomic 的范例：
Code:
#include <atomic>
#include <thread>
#include <vector>
#include <iostream>
std::atomic<int> counter(0);
void increment(int numIncrements) {
for (int i = 0; i < numIncrements; ++i) {
counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
}
}
int main() {
const int numThreads = 4;
const int numIncrements = 100000;
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 0; i < numThreads; ++i) {
threads.emplace_back(increment, numIncrements);
}
for (auto& t : threads) {
t.join();
}
std::cout << "Final counter value: " << counter.load() << std::endl;
// 最终 counter 的值应该是 numThreads * numIncrements
return 0;
}
C++中的 std::atomic
C++11 引入了标准库 <atomic>，提供了一组模板类别和函数，用於实现原子操作。
std::atomic 是一个模板类别，可以包装基本类别或自定义类别，使其操作具有原子性。
原子操作的原理就是确保不会同时有第二个执行绪存取资源，而之所以被称为
原子操作，
也是因为原子作为最小不可分割的个体（一般常识上，请忽略夸克等更小的基本粒子），
只要是std::atomic支援的型别与原子性的操作（如store、load、exchange或是运算符号
++，–，+=，-=，&=，|=，^= 等等）就可以进行无锁操作，
但不包含这种单一操作多次使用：
Code:
if (atomicVar.load() == expectedValue) {
atomicVar.store(newValue);
}
因为在 load 与 store 中间可能会有其他原子操作出现。
另外要注意的是记忆体顺序（memory_order），
因为原子操作可能为了更高效能使用较脆弱的记忆体顺序（如 memory_order_relaxed）
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※ 编辑: yam276 (60.248.143.163 台湾), 10/30/2024 18:57:20
1F：→ cities516: I am atomic 10/30 18:57
2F：推 sustainer123: 我最近也有看到py的原子操作 10/30 18:58
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