std::atomic提供线程安全的原子操作,支持基本类型的读写、修改、比较交换及内存序控制,用于避免数据竞争,实现高效无锁编程。

在C++中,std::atomic 用于实现线程安全的原子操作,避免多个线程同时访问共享变量时出现数据竞争。它定义在 头文件中,适用于布尔值、整数、指针等基本类型。
1. 基本用法:声明和初始化
可以使用 std::atomic 来包装支持原子操作的基本类型:
整型:int、long、bool 等 指针类型示例:
#include #include std::atomic counter{0}; // 初始化为0std::atomic ready{false}; // 布尔标志std::atomic ptr{nullptr}; // 原子指针
2. 原子读写操作
默认情况下,load() 和 store() 提供原子读取和写入:
counter.store(10); // 原子写入int value = counter.load(); // 原子读取
也可以使用赋值和解引用操作符(但建议明确调用 load/store 以增强可读性):
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counter = 5; // 等价于 store(5)int val = counter; // 等价于 load()
3. 原子修改操作(常用在计数器场景)
支持自增、自减、加减等操作,常用于多线程计数:
fetch_add(n):返回旧值,然后加 n fetch_sub(n):返回旧值,然后减 n operator++() 和 operator–():前置版本是原子的示例:线程安全计数器
#include #include void increment(std::atomic& cnt) { for (int i = 0; i < 1000; ++i) { cnt++; // 原子自增 }}int main() { std::atomic cnt{0}; std::vector threads; for (int i = 0; i < 10; ++i) { threads.emplace_back(increment, std::ref(cnt)); } for (auto& t : threads) { t.join(); } std::cout << "Final count: " << cnt.load() << "n"; return 0;}
4. 比较并交换(CAS):实现无锁逻辑
compare_exchange_weak() 和 compare_exchange_strong() 是实现无锁编程的核心:
bool success = counter.compare_exchange_weak(expected, desired);
如果当前值等于 expected,则设为 desired,并返回 true;否则将 expected 更新为当前值,返回 false。
典型用法:
int expected = counter.load();int desired;do { desired = expected + 1;} while (!counter.compare_exchange_weak(expected, desired));
这段代码实现了安全的自增,即使在并发环境下也不会出错。
5. 内存序(Memory Order)控制
所有原子操作都可以指定内存顺序,控制同步行为和性能:
memory_order_relaxed:最弱,仅保证原子性 memory_order_acquire / release:用于同步线程间的数据访问 memory_order_seq_cst:默认,最强一致性(顺序一致性)示例:使用 acquire/release 实现轻量同步
std::atomic flag{false};int data = 0;// 线程1:写数据data = 42;flag.store(true, std::memory_order_release);// 线程2:读数据if (flag.load(std::memory_order_acquire)) { std::cout << data << "n"; // 安全读取}
基本上就这些。std::atomic 不复杂但容易忽略细节,正确使用能有效提升多线程程序性能与安全性。注意不是所有类型都支持原子操作,复杂对象应配合互斥锁使用。
以上就是c++++中的std::atomic怎么使用_c++ std::atomic使用方法的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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