C++ 多线程4 - atomic

• C++98标准中并没有线程库的存在。
• C++11中才提供了多线程的标准库，提供了thread、mutex、condition_variable、atomic等相关对象及功能功能。

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1. atomic

• std::atomic<> 是一个模板类，使用该模板类实例化的对象，提供了一些保证原子性的成员函数来实现共享数据的常用操作。其原型如下：

template <class T> 
struct atomic;

• 简单来说，std::atomic<> 就是用来定义一个自动加锁解锁的共享变量（“定义”“变量”用词在这里是不准确的，但是更加贴切它的实际功能），供多个线程访问而不发生冲突。

 

1.1 构造函数

• atomic的构造函数如下所示：

atomic() noexcept = default;			// 1. default，调用atomic_init 进行初始化
constexpr atomic(T val) noexcept;		// 2. initialization
atomic(const atomic&) = delete;			// 3. copy [deleted]

• 测试代码：

std::atomic<int> num_1;				// 1. 默认初始化，全局变量为 0初始化
std::atomic<int> num_2(999);		// 2. 赋值

int main(){
    
    

    std::atomic<int> num_loc;		// 3. 默认初始化， 局部变量为 int 随机值
    std::cout << "num_loc: " << num_loc << std::endl;
    std::cout << "num_1: " << num_1 << std::endl;
    std::cout << "num_2: " << num_2 << std::endl;
    return 0;
}

num_loc: 4197984
num_1: 0
num_2: 999

 

1.2 成员函数

• atomic 成员函数如下所示：
  

• 值得一提的是，上图中 func-specializations 为具体化类型可以使用的成员函数。具体化类型如下图所示：
  

• 普通成员函数中，store是原子写操作，load是原子读操作。exchange是于两个数值进行交换的原子操作

void store(T val, memory_order sync = memory_order_seq_cst) volatile noexcept;	// 1. store
void store(T val, memory_order sync = memory_order_seq_cst) noexcept;

T load(memory_order sync = memory_order_seq_cst) const volatile noexcept;		// 2. load
T load(memory_order sync = memory_order_seq_cst) const noexcept;

T exchange(T val, memory_order sync = memory_order_seq_cst) volatile noexcept;	// 3. exchange
T exchange(T val, memory_order sync = memory_order_seq_cst) noexcept;

• 对于上述操作，需要考虑内存顺序 memory_order。详情见 www.cplusplus.com

std::atomic<int64_t> value(10);
int64_t num = 10;

int64_t x = value.load(std::memory_order_relaxed);	// 读取变量值(原子对象)
x.store(num,std::memory_order_relaxed)				// 更新变量(原子对象)

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