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C++ アトミックライブラリの使用法と制限事項

WBOY

リリース： 2024-06-01 19:51:01

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C++ アトミックライブラリは、データのアトミック性を確保するためにスレッドセーフなデータ型を提供します。アトミック変数は中断不可能であり、加算、減算、交換などの幅広いアトミック操作を提供します。一般的なタイプには、std::atomic<T> と std::atomic_flag があります。アトミックライブラリは、スレッドセーフなカウンターの作成など、実際のアプリケーションで非常に役立ちます。アトミック操作は非アトミック操作よりも遅くなる可能性があり、クラスメンバーでは機能しないことに注意してください。

C++ 原子库的使用和限制

C++ アトミックライブラリ: 使用法と制限事項

はじめに

アトミックライブラリは、データのアトミック性を確保するために同時環境で使用できるスレッドセーフなデータ型を提供します。 C++ では、<atomic> ヘッダーファイルはアトミックライブラリを定義します。 <atomic> 头文件定义了原子库。

常见数据类型

原子库提供了以下数据类型：

std::atomic<T>：模板类，其中 T 应为任意类型。
std::atomic_flag：无锁标志型变量。
std::atomic_bool：无锁布尔型变量。
std::atomic_int：无锁整数型变量。
std::atomic_uint：无锁无符号整数型变量。
std::atomic_long：无锁长整型变量。
std::atomic_ulong：无锁无符号长整型变量。

线程安全性

原子变量是线程安全的，这意味着即使多个线程同时访问变量，也可以保证数据的一致性。原子操作被认为是不可中断的，这意味着一次原子操作不会被其他线程打断。

原子操作

原子库提供了以下原子操作：

fetch_add：原子地将一个值加到变量中。
fetch_sub：原子地从变量中减去一个值。
fetch_and：原子地将一个位掩码与变量执行按位与操作。
fetch_or：原子地将一个位掩码与变量执行按位或操作。
fetch_xor：原子地将一个位掩码与变量执行按位异或操作。
load：原子地从变量中加载值。
store：原子地将值存储到变量中。
exchange：原子地将变量的值与另一个值交换。
compare_exchange_strong：原子地检查变量的值是否等于预期值，如果是，则将其与新值交换。
compare_exchange_weak：类似于 compare_exchange_strong，但仅当变量的值未被另一个线程修改时才交换值。

实战案例：线程安全计数器

考虑以下线程安全计数器示例：

#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic<int> counter;

void increment_counter() {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        counter++;
    }
}

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

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

    std::cout << "Final counter value: " << counter << std::endl;
    return 0;
}

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在该示例中，counter 被声明为原子整数，并使用 fetch_add 操作原子地递增。两个线程并发递增计数器，最后打印最终值。

限制

虽然原子库非常有用，但它们有一些限制：

开销：原子操作比非原子操作速度慢。
死锁：如果两个线程都尝试使用 compare_exchange
一般的なデータ型

std::atomic<T>: テンプレートクラス、Tどのタイプでもそうすべきです。 std::atomic_flag: ロックフリーフラグ変数。

std::atomic_bool: ロックフリーのブール変数。

std::atomic_int

std::atomic_uint

std::atomic_long

std::atomic_ulong

fetch_add

fetch_sub

fetch_and

fetch_or

fetch_xor

load

store

exchange

compare_exchange_strong

compare_exchange_weak

compare_exchange_strong

counter

fetch_add を使用します。  code> 操作はアトミックにインクリメントされます。両方のスレッドが同時にカウンターをインクリメントし、最終的に最終値を出力します。 🎜🎜🎜制限事項🎜🎜🎜アトミック ライブラリは非常に便利ですが、いくつかの制限があります: 🎜<ul>🎜🎜オーバーヘッド🎜: アトミック操作は非アトミック操作よりも遅くなります。 🎜🎜🎜デッドロック🎜: 2 つのスレッドが <code>compare_exchange

以上がC++ アトミックライブラリの使用法と制限事項の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。