C++ 标准库

C++ 标准库

在多线程编程中，数据的同步和线程安全是一个重要的问题。

C++11 标准引入了 库，它提供了一组原子操作，用于保证在多线程环境下对单个数据的访问是原子的，即不可分割的。这可以避免数据竞争和保证线程安全。

原子操作是指在执行过程中不会被其他线程中断的操作。

库中的原子类型提供了这样的操作，它们可以保证在多线程环境中对共享数据的访问是安全的。

语法

库提供了多种原子类型，包括atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic, atomic等。

基本操作

load(): 安全地读取原子变量的值。

store(value): 安全地将值写入原子变量。

exchange(value): 将原子变量的值替换为value，并返回原子变量的旧值。

compare_exchange_weak(expected, desired): 如果原子变量的当前值等于expected，则将其设置为desired，并返回true。否则，将expected设置为原子变量的当前值，并返回false。

compare_exchange_strong(expected, desired): 与compare_exchange_weak类似，但循环直到成功。

实例

下面是一个使用库的简单示例，演示了如何在多线程环境中安全地更新一个共享计数器。

实例

#include

#include

#include

std::atomic counter(0); // 初始化原子计数器

void increment() {

for (int i = 0; i < 10000; ++i) {

counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed); // 原子增加

}

}

int main() {

std::thread t1(increment);

std::thread t2(increment);

t1.join();

t2.join();

std::cout << "Final counter value: " << counter << std::endl; // 输出最终的计数器值

return 0;

}

运行上述程序，你将看到输出类似于：

Final counter value: 20000

这个输出表明两个线程成功地在没有数据竞争的情况下，各自增加了10000次计数器的值。

注意事项

使用库时，需要确保所有对共享数据的访问都是通过原子操作进行的，以避免数据竞争。

不同的原子操作有不同的内存顺序要求，std::memory_order_relaxed是最低的内存顺序要求，但可能不保证操作的可见性。根据需要选择合适的内存顺序。

原子操作的性能开销通常比非原子操作要高，因此在单线程环境中，使用普通变量可能更高效。

通过使用库，C++程序员可以更容易地编写线程安全的代码，同时保持高性能。