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c++原子操作

news 2025/9/17 23:21:46

原子操作，顾名思义，该操作不可分割。多线程环境也能保证读写数据不错乱。百度搜索了下，其核心概念如下：

1、不可分割性。原子操作是指一系列不可被CPU上下文交换的机器指令，操作要么完全执行，要么完全不执行，其他线程无法观察到中间状态‌。

2、可见性和顺序性。原子操作确保对变量的修改在所有线程中立即可见，并可通过内存顺序（如memory_order_relaxed、memory_order_seq_cst）控制操作的全局顺序一致性‌。

为了验证上面结论，测试下。下面是开启10个线程执行同一个函数，将一个变量增加10000次，最终期望该变量值为100000，代码如下：

#include <iostream>
#include "listNode.h"
#include "solution.h"
#include <algorithm>
#include <unordered_set>
#include <unordered_map>
#include <map>
#include <string>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "solution3.h"
#include "dataDefine.h"
#include "uthash.h"
#include "IntArrayList.h"
#include <string.h>
#include <thread>
#include <atomic>static std::atomic<int> count2{0};  // 原子整型
// 或这样写：
//static std::atomic<int> count2(0);void task2(int id) {for (auto i = 0; i < 10000; i++) {count2.fetch_add(1); // 值自增1}cout << "id:" << id << ", threadID:" << std::this_thread::get_id() << "  finish" << endl;
}void testTread2() {vector<thread> threads;for (auto i = 0; i < 10; i++) {thread t(task2, i); // i是task2函数的参数threads.emplace_back(std::move(t)); // 线程不可拷贝，只能移动。不能直接传t， 或者直接这样：threads.emplace_back(task2, i);}for (auto& t : threads) {//cout << "thread id: " << t.get_id() << " invoke join in" << endl;t.join(); // 当前线程（即主线程）等待这个线程执行完毕。}cout << "count2 value: " << count2 << endl;
}int main() {testTread2();
}

测试结果：

ok！和预期结果一致。

再测试下非原子操作。下面操作是开启10个线程执行同一个函数，将一个变量增加10000次，最终期望该变量值为100000，代码示例：

#include <iostream>
#include "listNode.h"
#include "solution.h"
#include <algorithm>
#include <unordered_set>
#include <unordered_map>
#include <map>
#include <string>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "solution3.h"
#include "dataDefine.h"
#include "uthash.h"
#include "IntArrayList.h"
#include <string.h>
#include <thread>
#include <atomic>static auto count1 = 0;
void task1(int id) {for (auto i = 0; i < 10000; i++) {count1++;}cout << "id:" << id << ", threadID:" << std::this_thread::get_id() << "  finish" << endl;
}void testTread1() {vector<thread> threads;for (auto i = 0; i < 20; i++) {threads.emplace_back(task1, i);  // i是task1函数的参数// 或者这样构造一个线程//thread t(task1, i);}for (auto& t : threads) {//cout << "thread id: " << t.get_id() << " invoke join in" << endl;t.join(); // 当前线程（即主线程）等待这个线程执行完毕。}cout << "count1 value: " << count1 << endl;
}int main() {testTread1();
}

测试打印结果：