C++11 原子变量

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什么时原子变量？

atomic 类成员

原子变量的使用

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什么时原子变量？

原子操作

        原子指的是一系列不被 CPU上下文交换的机器指令，这些指令组合在一起就形成了原子操作。在多核 CPU 下，当某个CPU开始运行原子操作时，会先暂停其它 CPU 内核对内存的操作，以保证原子操作被其它 CPU 内核所干扰。

C++11内置了整形的原子变量：

        C++11提供了一个原子类型std::atomic，可以通过这个原子类型管理的内部变量就可以称之为原子变量，我们可以给原子类型指定 bool、char、int、long、指针等类型作为模板参数使用。

        在多线程操作中，使用原子变量之后就不需要再使用互斥量来保护该变量了，用起来更简洁。因为对原子变量进行的操作只能是一个原子操作（atomic operation），原子操作指的是不会被线程调度机制打断的操作，这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何的上下文切换。

        多线程同时访问共享资源造成数据混乱的原因就是因为 CPU 的上下文切换导致的，使用原子变量解决了这个问题，因此互斥锁的使用也就不再需要了。

atomic 类成员

1. 原子地以 desired 替换当前值。按照 order 的值影响内存。

desired：存储到原子变量中的值

order：强制的内存顺序

void store( T desired, std::memory_order order = std::memory_order_seq_cst ) noexcept;
 
void store( T desired, std::memory_order order = std::memory_order_seq_cst ) volatile noexcept;

2. 原子地加载并返回原子变量的当前值。按照order的值影响内存。直接访问原子对象也可以得到原子变量的当前值。

T load( std::memory_order order = std::memory_order_seq_cst ) const noexcept;
 
T load( std::memory_order order = std::memory_order_seq_cst ) const volatile noexcept;

        内存顺序约束

typedef enum memory_order {
    memory_order_relaxed,   // relaxed
    memory_order_consume,   // consume
    memory_order_acquire,   // acquire
    memory_order_release,   // release
    memory_order_acq_rel,   // acquire/release
    memory_order_seq_cst    // sequentially consistent
} memory_order;

原子变量的使用

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
#include <functional>
using namespace std;
 
//std::atomic<int> m_value = 0;//错误初始化
 
//atomic_int m_value = 0;    // 准确初始化
std::atomic<int> m_value(0); // 准确初始化
 
void increment()
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
    {
        m_value++;
        cout << i <<"increment number: " << m_value << ", theadID: " << this_thread::get_id() << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(500));
    }
}
 
void decrement()
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
    {
        m_value--;
        cout << i << "decrement number: " << m_value  << ", theadID: " << this_thread::get_id() << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(500));
    }
}
 
int main()
{
    thread t1(increment);
    thread t2(decrement);
 
    t1.join();
    t2.join();
 
    return 0;
}