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C++11原子操作 C++11原子操作详解

ufgnix0802   2021-11-19 我要评论
想了解C++11原子操作详解的相关内容吗,ufgnix0802在本文为您仔细讲解C++11原子操作的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:C++详解,C++原子操作,下面大家一起来学习吧。

C++11原子操作

原子操作的概念

所谓原子操作,其意义就是“原子是最小的,不可分割的最小个体”。**表示当多个线程访问同一个全局资源的时候,能够确保所有其它的线程都不在同一时间访问相同的资源。**也就是它确保在同一时刻只有唯一的线程对这个资源进行访问。类似于共享资源的访问保护。但是原子操作更加接近底层,即效率更高。

在以往C++中没有原子操作的规定,更多使用的都是汇编语言或者借助第三方库,如Intel的pthread来实现。但在C++11中的特性引入原子操作的相关概念,并通过新的头文件提供了多种原子操作数据类型。如atomic_bool,atomic_int等。如果需要多个线程对这些类型的共享资源进行操作,编译器将保证这些操作都是具有原子性的。通俗地说,就是确保在任意时刻只有一个线程对这个资源进行访问,编译器将保证多个线程访问这个资源的正确性,从而避免锁的使用,提高效率。

示例

#include <iostream>
#include <thread>//C++11线程库且跨平台
#include <windows.h>//Sleep函数需要使用的库文件
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;
int g_total = 0;
void click()
{
	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
	{
		g_total++;
	}
}

int main()
{
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		std::thread t(click);
		t.detach();
	}
	Sleep(1000);
	cout << "result:" << g_total << endl;
	return 0;
}

我们很正常的认为这样做是可以提高CPU的利用效率的,但是实际上执行结果并不正确。

效果图

紧接着,我们肯定想到使用互斥锁对共享资源进行保护。

#include <iostream>
#include <thread>//C++11线程库是跨平台的
#include <mutex>//C++11互斥锁
#include <windows.h>//Sleep函数需要使用的库文件
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;

int g_total = 0;
std::mutex g_mutex;
void click()
{
	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
	{
		g_mutex.lock();//访问之前锁定互斥对象
		g_total++;
		g_mutex.unlock();//访问之后释放互斥对象
	}
}

int main()
{
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		std::thread t(click);
		t.detach();
	}
	Sleep(1000);
	cout << "result:" << g_total << endl;
	return 0;
}

初始对象的使用,保证同一时刻只有唯一一个线程对这个共享对象进行访问。

效果图

在C++11之前,互斥锁的概念已经足够了,但是在C++11提出之后,进一步利用CPU性能。在C++11中实现了原子操作的数据类型(如atomic_bool,atomic_int等)。使用原子操作的数据类型线程对其进行访问的时候无需借助mutex等锁机制,也能实现对共享资源的正确访问。

#include <iostream>
#include <thread>//C++11线程库是跨平台的
#include <atomic>//C++11原子操作库
#include <windows.h>//Sleep函数需要使用的库文件
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;
std::atomic_int g_total = 0;//使用原子操作的数据类型
void click()
{
	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
	{
		//mutex.lock();
		g_total++;
		//mutex.unlock();
	}
}

int main()
{
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		std::thread t(click);
		t.detach();
	}
	Sleep(1000);
	cout << "result:" << g_total << endl;
	return 0;
}

效果图

总结

本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注的更多内容!


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