`std::atomic` 如何保证 C 并发中的原子操作？

理解 std::atomic 的概念

简介

编程中的并发涉及多个线程同时执行。为了确保数据完整性并防止竞争条件，某些操作必须是原子的，这意味着它们的发生不会中断或受到其他线程的干扰。这就是 std::atomic 的位置。

原子在哪个级别？

原子操作是整个步骤序列不可分割的操作。在 C 中，std::atomic提供了这种保证。但是，需要澄清的是：

• 原子对象上的单个操作是原子的： 在原子对象中分配、加载或存储值保证是原子的。
• 复合操作不一定是原子的：像“a = a 12”这样的操作不是原子的，因为它们涉及多个按顺序进行原子操作（加载、添加和存储）。

理解重载运算符和原子操作

• 使用=表示原子操作： 重载的算术运算符（如=）允许原子操作。例如，“value = 5”是原子的。
• 显式原子操作：可以使用显式形式将非原子操作设为原子操作，例如“value.fetch_add(5, std::memory_order_relaxed )"。

检查示例

在示例“a = a 12”中，它不是一个原子操作。它涉及：

1. 以原子方式加载 (a.load()) 的值。
2. 在原子上下文之外执行加法。
3. 以原子方式存储结果在 (a.store()) 中。

这就是为什么使用 = 是原子的首选方法

结论

std::atomic>>封装跨不同线程的原子操作。它提供对同步和排序约束的精确控制，允许程序员显式定义其代码的行为。这对于在并发系统中的线程之间建立明确定义的通信和数据共享至关重要。然而，重要的是要理解，虽然原子对象的基本操作是原子的，但复合操作可能不是，除非使用重载运算符或显式原子函数。

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