C++11原子操作 C++11原子操作详解
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C++11原子操作
原子操作的概念
所谓原子操作,其意义就是“原子是最小的,不可分割的最小个体”。**表示当多个线程访问同一个全局资源的时候,能够确保所有其它的线程都不在同一时间访问相同的资源。**也就是它确保在同一时刻只有唯一的线程对这个资源进行访问。类似于共享资源的访问保护。但是原子操作更加接近底层,即效率更高。
在以往C++中没有原子操作的规定,更多使用的都是汇编语言或者借助第三方库,如Intel的pthread来实现。但在C++11中的特性引入原子操作的相关概念,并通过新的头文件提供了多种原子操作数据类型。如atomic_bool,atomic_int等。如果需要多个线程对这些类型的共享资源进行操作,编译器将保证这些操作都是具有原子性的。通俗地说,就是确保在任意时刻只有一个线程对这个资源进行访问,编译器将保证多个线程访问这个资源的正确性,从而避免锁的使用,提高效率。
示例
#include <iostream> #include <thread>//C++11线程库且跨平台 #include <windows.h>//Sleep函数需要使用的库文件 using std::cout; using std::endl; using std::cin; int g_total = 0; void click() { for (int i = 0; i < 1000000; i++) { g_total++; } } int main() { for (int i = 0; i < 4; i++) { std::thread t(click); t.detach(); } Sleep(1000); cout << "result:" << g_total << endl; return 0; }
我们很正常的认为这样做是可以提高CPU的利用效率的,但是实际上执行结果并不正确。
紧接着,我们肯定想到使用互斥锁对共享资源进行保护。
#include <iostream> #include <thread>//C++11线程库是跨平台的 #include <mutex>//C++11互斥锁 #include <windows.h>//Sleep函数需要使用的库文件 using std::cout; using std::endl; using std::cin; int g_total = 0; std::mutex g_mutex; void click() { for (int i = 0; i < 1000000; i++) { g_mutex.lock();//访问之前锁定互斥对象 g_total++; g_mutex.unlock();//访问之后释放互斥对象 } } int main() { for (int i = 0; i < 4; i++) { std::thread t(click); t.detach(); } Sleep(1000); cout << "result:" << g_total << endl; return 0; }
初始对象的使用,保证同一时刻只有唯一一个线程对这个共享对象进行访问。
在C++11之前,互斥锁的概念已经足够了,但是在C++11提出之后,进一步利用CPU性能。在C++11中实现了原子操作的数据类型(如atomic_bool,atomic_int等)。使用原子操作的数据类型线程对其进行访问的时候无需借助mutex等锁机制,也能实现对共享资源的正确访问。
#include <iostream> #include <thread>//C++11线程库是跨平台的 #include <atomic>//C++11原子操作库 #include <windows.h>//Sleep函数需要使用的库文件 using std::cout; using std::endl; using std::cin; std::atomic_int g_total = 0;//使用原子操作的数据类型 void click() { for (int i = 0; i < 1000000; i++) { //mutex.lock(); g_total++; //mutex.unlock(); } } int main() { for (int i = 0; i < 4; i++) { std::thread t(click); t.detach(); } Sleep(1000); cout << "result:" << g_total << endl; return 0; }
总结
本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注的更多内容!
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