CPP(c++) 原子操作
C++中对共享数据的存取在并发条件下可能会引起data race的undifined行为,需要限制并发程序以某种特定的顺序执行,
有两种方式:使用mutex保护共享数据,原子操作:针对原子类型操作要不一步完成,要么不做,不可能出现操作一半被切换CPU,
这样防止由于多线程指令交叉执行带来的可能错误。非原子操作下,某个线程可能看见的是一个其它线程操作未完成的数据。
std::atomic:例子
class Test { public: Test() = default; void CThreadFunc() { for (int i = 0; i < 10000; ++i) { //std::lock_guard<std::mutex> lck(Test::m_s_ivalue_mutex); //m_iValue需要加锁才可正常工作 m_iValue++; m_atomic_value++; //不加锁,也可正常工作 } } void Start() { std::vector<std::thread> threads; for (int i = 0; i < 10; ++i) { threads.push_back(std::thread(&Test::CThreadFunc, this)); } for (auto& th : threads) { if (th.joinable()) { th.join(); } } std::cout << "m_iValue:" << m_iValue << ", m_atomic_value:" << m_atomic_value << std::endl; } private: int m_iValue = 0; std::atomic<int> m_atomic_value = 0; //sta::atomic<T> 原子操作,可以替换为atomic_int m_atomic_value(0); 该方法对bool、long,char等适用 static std::mutex m_s_ivalue_mutex; };
atomic_flag:例子
//atomic_flag只支持两种操作,test-and-set 和 clear。 //test_and_set() 函数检查 std::atomic_flag 标志,如果 std::atomic_flag 之前没有被设置过, //则设置 std::atomic_flag 的标志,并返回先前该 std::atomic_flag 对象是否被设置过, //如果之前 std::atomic_flag 对象已被设置,则返回 true,否则返回 false。 //clear 清除标志 // using atomic_flag as a lock #include <iostream> // std::cout #include <atomic> // std::atomic_flag #include <thread> // std::thread #include <vector> // std::vector #include <sstream> // std::stringstream std::atomic_flag lock_stream = ATOMIC_FLAG_INIT; // 设置并,初始化为false std::stringstream stream; void append_number(int x) { while (lock_stream.test_and_set()) {} stream << "thread #" << x << '\n'; lock_stream.clear(); } int main () { std::vector<std::thread> threads; for (int i=1; i<=10; ++i) threads.push_back(std::thread(append_number,i)); for (auto& th : threads) th.join(); std::cout << stream.str(); return 0; }
Possible output (order of lines may vary):
thread #1
thread #2
thread #3
thread #4
thread #5
thread #6
thread #7
thread #8
thread #9
thread #10