Penggunaan dan Had Perpustakaan Atom C++

Pustaka atom C++ menyediakan jenis data selamat benang untuk memastikan atomiti data. Pembolehubah atom tidak boleh terganggu dan menyediakan pelbagai operasi atom, termasuk penambahan, penolakan dan pertukaran. Jenis biasa termasuk std::atomic<T> dan std::atomic_flag. Pustaka atom sangat berguna dalam aplikasi praktikal, seperti mencipta kaunter selamat benang. Ambil perhatian bahawa operasi atom mungkin lebih perlahan daripada operasi bukan atom dan tidak berfungsi pada ahli kelas.

C++ Atomic Library: Penggunaan dan Had

Pengenalan

Atomic Library menyediakan jenis data selamat benang yang boleh digunakan dalam persekitaran serentak untuk memastikan atomicity data. Dalam C++, fail pengepala <atomic> mentakrifkan pustaka atom. <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;
}

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
• Jenis data biasa
Pustaka atom menyediakan jenis data berikut:

std::atomic<T>: kelas templat, di mana T sepatutnya untuk apa-apa jenis. std::atomic_flag: Pembolehubah bendera tanpa kunci.

std::atomic_bool: Pembolehubah Boolean tanpa kunci.

🎜std::atomic_int: Pembolehubah integer tanpa kunci. 🎜🎜std::atomic_uint: Pembolehubah integer tidak bertanda tanpa kunci. 🎜🎜std::atomic_long: Pembolehubah integer panjang tanpa kunci. 🎜🎜std::atomic_ulong: Pembolehubah integer panjang tanpa tanda tangan tanpa kunci. 🎜🎜🎜🎜Keselamatan Benang🎜🎜🎜Pembolehubah atom adalah selamat benang, yang bermaksud bahawa ketekalan data dijamin walaupun berbilang rangkaian mengakses pembolehubah pada masa yang sama. Operasi atom dianggap tidak boleh terganggu, yang bermaksud bahawa operasi atom tidak boleh diganggu oleh benang lain. 🎜🎜🎜Operasi atom🎜🎜🎜Pustaka atom menyediakan operasi atom berikut: 🎜
🎜fetch_add: tambah nilai pada pembolehubah secara atom. 🎜🎜fetch_sub: Tolak nilai daripada pembolehubah secara atom. 🎜🎜fetch_and: Lakukan operasi AND bitwise pada bitmask dan pembolehubah secara atom. 🎜🎜fetch_or: Lakukan operasi ATAU bitwise secara atom pada bitmask dan pembolehubah. 🎜🎜fetch_xor: Lakukan operasi XOR bitwise pada bitmask dan pembolehubah secara atom. 🎜🎜muat: Muatkan nilai daripada pembolehubah secara atom. 🎜🎜simpan: Simpan nilai secara atom ke dalam pembolehubah. 🎜🎜pertukaran: Secara atom menukar nilai pembolehubah dengan nilai lain. 🎜🎜compare_exchange_strong: Secara atom menyemak sama ada nilai pembolehubah adalah sama dengan nilai yang dijangkakan, dan jika ya, tukarkannya dengan nilai baharu. 🎜🎜compare_exchange_weak: Sama seperti compare_exchange_strong, tetapi hanya menukar nilai jika nilai pembolehubah tidak diubah suai oleh urutan lain. 🎜🎜🎜🎜Contoh Praktikal: Kaunter Selamat Benang 🎜🎜🎜Pertimbangkan contoh pembilang selamat benang berikut: 🎜rrreee🎜Dalam contoh ini, counter diisytiharkan sebagai integer atom dan menggunakan fetch_add code> operasi meningkat secara atom. Kedua-dua benang menambah pembilang secara serentak dan akhirnya mencetak nilai akhir. . 🎜🎜🎜Kebuntuan🎜: Jika dua utas cuba menukar pembolehubah yang sama pada masa yang sama menggunakan <code>compare_exchange, kebuntuan mungkin berlaku. 🎜🎜🎜Tidak terpakai kepada ahli kelas🎜: Pustaka atom tidak boleh digunakan untuk ahli kelas kerana operasi atom mestilah tidak terganggu. 🎜🎜🎜🎜Kesimpulan🎜🎜🎜Pustaka atom menyediakan jenis data selamat benang, yang sangat berguna dalam persekitaran serentak. Adalah penting untuk memahami operasi dan had mereka untuk memastikan anda menggunakannya dengan betul dalam kod anda. 🎜

Atas ialah kandungan terperinci Penggunaan dan Had Perpustakaan Atom C++. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!