C++原子操作

C++11引入了原子操作，这些操作是线程安全的，并且由编译器和处理器保证在多线程环境中的原子性。原子操作通常用于实现无锁的数据结构和同步机制。以下是一些C++11中std::atomic类型的原子操作的示例：

1. 基本的原子变量定义：

   #include <atomic>
   
   std::atomic<int> atomicInt(0); // 定义一个原子整数

2. 原子加载（读取）操作：

   int value = atomicInt.load(); // 原子地读取atomicInt的值

3. 原子存储（写入）操作：

   atomicInt.store(10); // 原子地将10存储到atomicInt

4. 原子交换操作：

   int oldValue = atomicInt.exchange(20); // 原子地将20存储到atomicInt，并返回旧值

5. 原子比较并交换操作（也称为CAS操作）：

   int expected = 10;
   int desired = 20;
   bool success = atomicInt.compare_exchange_weak(expected, desired);
   // 如果atomicInt原来的值是expected，则将其设置为desired，success为true
   // 如果不是，expected会被更新为atomicInt的当前值，success为false

6. 原子增加操作：

   atomicInt.fetch_add(5, std::memory_order_relaxed); // 原子地将5加到atomicInt上

7. 原子减少操作：

   atomicInt.fetch_sub(3, std::memory_order_relaxed); // 原子地从atomicInt减去3

8. 原子位操作：

   atomicInt.fetch_or(0x01, std::memory_order_relaxed); // 原子地对atomicInt进行位或操作
   atomicInt.fetch_and(~0x01, std::memory_order_relaxed); // 原子地对atomicInt进行位与操作
   atomicInt.fetch_xor(0x02, std::memory_order_relaxed); // 原子地对atomicInt进行位异或操作

9. 使用内存顺序：

   // 使用不同的内存顺序来控制操作的可见性和顺序
   atomicInt.store(100, std::memory_order_release); // 释放内存顺序，确保之前的写入对其他线程可见
   int value = atomicInt.load(std::memory_order_acquire); // 获得内存顺序，确保之后的读取操作不会跳过之前的写入

10. 原子变量作为锁：

    std::atomic_flag spinlock = ATOMIC_FLAG_INIT;
    spinlock.test_and_set(); // 尝试设置锁，如果成功则继续执行，否则等待
    // 临界区
    spinlock.clear(); // 释放锁

原子操作是实现并发程序中同步机制的关键工具，它们提供了一种避免使用传统互斥锁（mutex）的方法，可以减少锁的开销，提高程序的性能。然而，使用原子操作时也需要谨慎，以避免造成死锁或其它同步问题。