原子操作--atomic

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• 简介
• 成员函数

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简介

原子操作库
在 C++11 中，std::atomic是一个用于原子操作的类模板。它提供了原子的读-改-写操作，以确保在多线程环境下对共享变量的操作是线程安全的。

std::atomic的主要用途是对共享变量进行原子操作，例如递增、递减、赋值等。它可以用于实现线程安全的数据结构、计数器、信号量等。

下面是一个简单的示例，展示了如何使用std::atomic：

#include <iostream>
#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic<int> count(0);

void increment()
{
    count++;
}

int main()
{
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(increment);

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "Count: " << count << std::endl;

    return 0;
}

在上面的示例中，我们创建了一个std::atomic<int>类型的变量count，初始值为 0。然后，我们创建了两个线程t1和t2，它们都调用increment函数对count进行递增操作。

由于std::atomic保证了原子性，所以在多线程环境下，count的值将被正确地递增，而不会出现竞态条件或数据不一致的问题。

std::atomic还提供了其他成员函数，例如operator++()、operator--()、operator=()等，用于进行各种原子操作。

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成员函数

std::atomic类提供了一些成员函数，用于执行原子操作。这些函数在 C++11 中可用，用于多线程环境下对共享变量进行操作。

以下是std::atomic类的一些常见成员函数：

1. operator++()：递增原子变量。

2. operator--()：递减原子变量。

3. operator=()：赋值原子变量。

4. operator==()：比较原子变量与另一个值是否相等。

5. operator!=()：比较原子变量与另一个值是否不相等。

6. fetch_add()：原子地将一个值添加到原子变量中。

7. fetch_sub()：原子地从原子变量中减去一个值。

8. fetch_or()：原子地将一个值或操作原子变量的值。

9. fetch_and()：原子地将一个值与操作原子变量的值。

10. fetch_xor()：原子地异或操作原子变量的值。

11. exchange()：原子地交换原子变量的值。

12. compare_exchange_weak()：原子地比较并交换原子变量的值（如果相等）。

13. compare_exchange_strong()：原子地比较并交换原子变量的值（如果相等），具有更强的顺序保证。

这些成员函数提供了原子性的读-改-写操作，确保在多线程环境下对共享变量的操作是线程安全的。它们避免了竞态条件和数据不一致的问题。

示例：
fetch_add和fetch_or是std::atomic类的成员函数，用于原子地读取并修改原子变量的值。它们提供了一种线程安全的方式来进行读-改-写操作。

以下是使用fetch_add和fetch_or的简单示例：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>

std::atomic<int> atomicVar(0);

void increment() {
    atomicVar.fetch_add(1);
}

void bitwiseOr() {
    atomicVar.fetch_or(1 << 2);
}

int main() {
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(bitwiseOr);

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "final value of atomicVar: " << atomicVar << std::endl;

    return 0;
}
/*
final value of atomicVar: 5
*/

在上面的示例中，我们创建了一个std::atomic<int>类型的变量atomicVar，初始值为 0。

• increment函数使用fetch_add函数将原子变量的值增加 1。

• bitwiseOr函数使用fetch_or函数将原子变量的值按位或操作，将第二个参数的值设置为 1。

我们创建了两个线程，一个调用increment函数，另一个调用bitwiseOr函数。两个线程同时对atomicVar进行操作。

最后，我们打印出atomicVar的最终值。由于fetch_add和fetch_or是原子操作，我们可以确保线程安全和正确的操作结果。