C++ 中的原子变量（std::atomic）使用指南

2024-07-09 09:06| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录 C++ 中的原子变量（std::atomic）使用指南基本概念使用方法创建原子变量读取值修改值原子操作常见应用场景1. 计数器2. 控制标志3. 链表和数据结构示例代码结论

原子变量（std::atomic）是C++中用于多线程编程的强大工具之一。它们提供了一种线程安全的方式来访问和修改共享数据，而无需使用显式的互斥锁。本文将介绍std::atomic的基本概念、使用方法、常见应用场景以及示例代码，适合入门级读者。

基本概念

原子变量是一种特殊的数据类型，用于执行原子操作。原子操作是不可分割的操作，可以确保在多线程环境中线程安全地执行。C++中的std::atomic提供了对原子操作的支持。

std::atomic支持各种数据类型，如整数、布尔值、指针等。您可以创建std::atomic对象，并使用原子操作来读取和修改它们的值。

使用方法创建原子变量

要创建一个std::atomic变量，只需在变量类型前加上std::atomic，然后初始化它：

std::atomic atomicInt(0); std::atomic atomicBool(true); 读取值

要读取std::atomic变量的值，可以使用load函数：

int value = atomicInt.load(); bool flag = atomicBool.load(); 修改值

要修改std::atomic变量的值，可以使用store函数：

atomicInt.store(42); atomicBool.store(false); 原子操作

std::atomic提供了一系列的原子操作函数，如exchange、compare_exchange_weak、compare_exchange_strong、fetch_add、fetch_sub等，用于执行各种原子操作。

下面是一个示例，演示了如何使用fetch_add来执行原子的加法操作：

std::atomic atomicValue(0); int increment = 5; int result = atomicValue.fetch_add(increment); 常见应用场景 1. 计数器

原子变量在实现计数器时非常有用，特别是在多线程环境中。您可以使用fetch_add和fetch_sub来安全地增加和减少计数器的值。

std::atomic counter(0); // 线程1增加计数器 counter.fetch_add(1); // 线程2减少计数器 counter.fetch_sub(1); 2. 控制标志

std::atomic 变量常用于控制线程的启动和停止。您可以使用load和store来读取和修改标志的状态。

std::atomic flag(true); // 线程1检查标志 if (flag.load()) { // 执行操作 } // 线程2修改标志 flag.store(false); 3. 链表和数据结构

在并发数据结构中，原子操作对于确保数据完整性和避免竞态条件非常重要。原子变量可以用于实现锁、条件变量和其他同步机制。

示例代码

以下是一个简单的示例，演示了如何在C++中使用std::atomic：

#include #include #include std::atomic atomicCounter(0); void incrementCounter() { for (int i = 0; i

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