`std::atomic` はどのようにして C の同時実行性でアトミック操作を保証しますか?

std::atomic の概念を理解する

はじめに

プログラミングにおける同時実行には複数の要素が関係します同時に実行されるスレッド。データの整合性を確保し、競合状態を防ぐには、特定の操作がアトミックである必要があります。つまり、操作は他のスレッドからの中断や干渉なしに実行されます。ここは std::atomic<> です。

どのレベルでアトミックですか?

アトミック操作とは、ステップのシーケンス全体が分割不可能な操作です。 C では、 std::atomic<>はこの保証を提供します。ただし、次のことを明確にすることが重要です。

• アトミック オブジェクトに対する単一の操作はアトミックです。 アトミック オブジェクトへの値の割り当て、ロード、または保存は、アトミックであることが保証されています。
• 複合操作は必ずしもアトミックである必要はありません: "a = a 12" のような操作は複数のアトミック操作 (ロード、追加、ストア) が連続して含まれるため、アトミックではありません。

オーバーロードされた演算子とアトミック操作について

• アトミックな操作に = を使用する: = のようなオーバーロードされた算術演算子はアトミックを許可します操作。たとえば、「value = 5」はアトミックです。
• 明示的なアトミック操作: 非アトミック操作は、「value.fetch_add(5, std::memory_order_relaxed)」のような明示的な形式を使用してアトミックにすることができます。 )".

を調べています例

「a = a 12」の例では、これは 1 つのアトミック操作ではありません。これには以下が含まれます:

1. a (a.load()) の値をアトミックにロードします。
2. アトミック コンテキスト外で加算を実行します。
3. 結果をアトミックに保存します。 (a.store()).

これが、= を使用することが推奨される理由です。アトミック操作。

結論

std::atomic<>異なるスレッド間でアトミックな操作をカプセル化します。同期と順序付けの制約を正確に制御できるため、プログラマはコードの動作を明示的に定義できます。これは、同時システム内のスレッド間で明確に定義された通信とデータ共有を確立するために非常に重要です。ただし、アトミック オブジェクトに対する基本操作はアトミックですが、オーバーロードされた演算子または明示的なアトミック関数が使用されない限り、複合操作はアトミックではない可能性があることを理解することが重要です。

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