std::atomic原子操作:

互斥量:多线程编程中 用于保护共享数据:先锁住, 操作共享数据, 解锁。

有两个线程,对一个变量进行操作,一个线程读这个变量的值,一个线程往这个变量中写值。

即使是一个简单变量的读取和写入操作,如果不加锁,也有可能会导致读写值混乱。

  • 一条C++语句  i++ 会被拆成3条汇编语句来执行,所以仍然有可能混乱
  • 汇编指令:read i;inc i;store i。

  • a线程读取 i (i=1)放入寄存器加1,变成2,同时b线程读取i (i=1)放入寄存器加1,变成2,然后a,b都把2放回内存,但其实此时结果已经为3了。
 1 using namespace std;
 2 int g_count = 0;
 3  
 4 void mythread1() {
 5     for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
 6         g_count++;
 7     }
 8 }
 9  
10 int main() {
11     std::thread t1(mythread1);
12     std::thread t2(mythread1);
13     t1.join();
14     t2.join();
15     cout << "正常情况下结果应该是200 0000次,实际是" << g_count << endl;
16 }

十、原子操作_C++

 

使用mutex解决这个问题

 1 using namespace std;
 2 int g_count = 0;
 3 std::mutex mymutex;
 4  
 5 void mythread1() {
 6     for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
 7         std::unique_lock<std::mutex> u1(mymutex);
 8         g_count++;
 9     }
10 }
11  
12  
13 int main() {
14     std::thread t1(mythread1);
15     std::thread t2(mythread1);
16     t1.join();
17     t2.join();
18     cout << "正常情况下结果应该是200 0000次,实际是" << g_count << endl;
19 }

 

大家可以把原子操作理解成一种:不需要用到互斥量加锁(无锁)计数多线程并发变成方式,加锁后会很慢。

原子操作:在多线程中不会被打断的程序执行片段,从效率上来说,原子操作要比互斥量的方式效率要高。

互斥量的加锁一般是针对一个代码段,而原子操作针对的一般都是一个变量,而不是一个代码段。

原子操作,一般都是指“不可分割的操作”;也就是说这种操作状态要么是完成的,要么是没完成的,不可能出现半完成状态。

std::atomic来代表原子操作,是个类模板。其实std::atomic使用来封装某个类型的值

 1 using namespace std;
 2 std::atomic<int> g_count = 0; //封装了一个类型为int的 对象(值)
 3  
 4 void mythread1() {
 5     for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
 6         g_count++;
 7     }
 8 }
 9  
10  
11 int main() {
12     std::thread t1(mythread1);
13     std::thread t2(mythread1);
14     t1.join();
15     t2.join();
16     cout << "正常情况下结果应该是200 0000次,实际是" << g_count << endl;
17 }

修改代码试试:

 1 using namespace std;
 2 std::atomic<int> g_count = 0; //封装了一个类型为int的 对象(值)
 3  
 4 void mythread1() {
 5     for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
 6         g_count = g_count + 1; //虽然g_count使用了原子操作模板,但是这种写法既读又写,
 7                                 //会导致计数错误
 8     }
 9 }
10  
11  
12 int main() {
13     std::thread t1(mythread1);
14     std::thread t2(mythread1);
15     t1.join();
16     t2.join();
17     cout << "正常情况下结果应该是200 0000次,实际是" << g_count << endl;
18 }

十、原子操作_i++_02

 

 一般atomic原子操作,针对++,--,+=,&=,|=,^=是支持的,其他操作不一定支持。

使用时要先测试,最好网上验证再使用。

总结:

1、原子操作一般用于计数或者统计(累计发送多少个数据包,累计接收到了多少个数据包),多个线程一起统计,这种情况如果不使用原子操作会导致统计发生混乱。用的并不多。

2、写商业代码时,如果不确定结果的影响,最好自己先写一小段代码调试。或者不要使用。

 

心之所愿,永不相忘