std::atomic とは何ですか? C でスレッドセーフな操作をどのように保証しますか?

std::atomic とは何ですか?

std::atomic は、C の強力な同時実行ツールです。これはアトミック オブジェクトを表します。つまり、異なるスレッドによって同時に実行されるそのインスタンスに対する操作によって未定義の動作が発生しないことが保証されます。

アトミック オブジェクトと未定義の動作

とは異なります一般的な C オブジェクト、アトミック オブジェクトは、同時実行性の問題から保護するための一定の保証を提供します。複数のスレッドが標準 C オブジェクトに同時にアクセスすると、読み取りと書き込みが同時に実行され、予期しない結果や不正な結果が生じる可能性があります。ただし、アトミック オブジェクトは、インスタンスでの同時操作が一度に 1 つずつ実行されるようにすることで、この未定義の動作を防ぎます。

アトミック操作の種類

各アトミック オブジェクトは、特定のオブジェクトをラップします。整数、浮動小数点数、ポインタなどの型。アトミック オブジェクトは、主に 2 種類のアトミック操作を提供します。

• オブジェクト自体に対するアトミック操作 (値の設定や値のロードなど)。
• オーバーロードされた算術演算子。オブジェクトに対してアトミックに操作を実行します。たとえば、a = 12 の操作は a.fetch_add(12, std::memory_order_seq_cst) と同等です。

メモリ順序

std::atomic オブジェクト特定の操作に対するメモリの順序を指定することもできます。メモリの順序付けにより、同期と順序付けの制約がスレッド間でどのように処理されるかが決まります。メモリの順序を明示的に制御することで、潜在的な競合状態を回避し、コードの正しい実行を保証できます。

std::atomic の利点

std::atomic が提供するもの次のようないくつかの利点があります:

• スレッドセーフな操作:複数のスレッド間でラップされたオブジェクトへのアトミック アクセスを保証します。
• カスタマイズ可能なメモリ順序: データ競合を防止し、正しい実行を保証するために操作の順序を指定できます。
• Simplicity: 次のような明示的なスレッド同期メカニズムを使用するよりも、より単純で簡潔な構文を提供します。

結論

std::atomic は、C での同時プログラミングにとって重要なツールです。これにより、同時実行性の問題から保護するアトミック オブジェクトを作成できるようになり、複数のスレッドを安全かつ効率的に処理できるコードを作成できるようになります。アトミック オブジェクトとメモリ順序の複雑さを理解することで、std::atomic の力を利用して、堅牢でスケーラブルなマルチスレッド アプリケーションを構築できます。

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