Comment « std :: atomic » garantit-il les opérations atomiques dans la concurrence C ?

Comprendre le concept de std::atomic

Introduction

La concurrence dans la programmation implique plusieurs threads s’exécutant simultanément. Pour garantir l'intégrité des données et éviter les conditions de concurrence critique, certaines opérations doivent être atomiques, ce qui signifie qu'elles se produisent sans interruption ni interférence d'autres threads. C'est là que le std::atomic<> entre en jeu.

Atomique à quel niveau ?

Une opération atomique est celle où toute la séquence d'étapes est indivisible. En C , std::atomic<> offre cette garantie. Cependant, il est important de préciser que :

• Les opérations simples sur des objets atomiques sont atomiques : L'attribution, le chargement ou le stockage de valeurs dans un objet atomique sont garantis atomiques.
• Les opérations composées ne sont pas nécessairement atomiques : Les opérations comme "a = a 12" ne sont pas atomiques car elles impliquent plusieurs opérations atomiques (charger, ajouter et stocker) en séquence.

Comprendre les opérateurs surchargés et les opérations atomiques

• Utiliser = pour les opérations atomiques : Les opérateurs arithmétiques surchargés comme = autorisent les opérations atomiques. Par exemple, "value = 5" est atomique.
• Opérations atomiques explicites : Les opérations non atomiques peuvent être rendues atomiques en utilisant des formes explicites comme "value.fetch_add(5, std::memory_order_relaxed )".

Examen du Exemple

Dans l'exemple "a = a 12", il ne s'agit pas d'une opération atomique. Cela implique :

1. Charger atomiquement la valeur de a (a.load()).
2. Effectuer une addition en dehors du contexte atomique.
3. Stocker atomiquement le résultat dans un (a.store()).

C'est pourquoi l'utilisation de = est l'approche préférée pour les atomes opérations.

Conclusion

std::atomic<> encapsule les opérations atomiques sur différents threads. Il fournit un contrôle précis sur les contraintes de synchronisation et d'ordre, permettant aux programmeurs de définir explicitement le comportement de leur code. Ceci est crucial pour établir une communication et un partage de données bien définis entre les threads des systèmes concurrents. Cependant, il est important de comprendre que même si les opérations de base sur les objets atomiques sont atomiques, les opérations composées peuvent ne pas l'être, à moins que des opérateurs surchargés ou des fonctions atomiques explicites ne soient utilisés.

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