C++中atomic的使用

概述

本文只要讲述C++11中atomic的使用，并通过示例来进一步的说明。

介绍

atomic在c++11中被引入，作为一种原子操作，之所以是原子操作，是因为其能保证操作过程不会被打断或终止，保证了被操作数据的安全性。原子操作是线程安全的。尤其在多线程同步中，常用于基本类型共享数据的保护。

原子操作：指的是不可被中断的一个或一系列操作，这些操作要么全部执行成功，要么全部不执行。

使用场景

• 并发计数器：在多线程环境下，如果多个线程对同一个变量进行自增操作，可能会导致数据不一致。使用atomic可以确保自增操作的原子性，从而确保计数的准确性。

• 读取和修改共享变量：当多个线程同时读取和修改同一个共享变量时，如果不使用原子操作，可能会导致数据冲突。使用atomic可以确保读取和修改操作的原子性，避免数据不一致。

• 信号量：在多线程编程中，信号量常用于线程间的同步和通信。使用atomic可以确保对信号量的操作是原子的，从而避免出现竞态条件。

头文件

使用时需要头文件：

#include<atomic>

atomic的使用

创建

atomic是一个模板类型，可以用于基本数据类型的原子操作。非基本数据类型需要重新去实现一系列的复杂操作，不建议这样做。
以创建int型变量为例：

atomic<int> nAtomic;

此时nAtomic里的值为默认值0。

load()

实际上就是取出nAtomic的值：

nAtomic.load();//0

store()

向nAtomic变量中存储一个数值：

nAtomic.store(3);

exchange()

以原子方式交换变量的值，并返回旧值。

int nOld = nAtomic.exchange(5);

compare_exchange_weak

用于比较和交换两个数值。当nAtomic的当前值与期望值相等，更新为新值，否则，保持nAtomic中的值不变。

	int expired = 23;
    int newValue = 6;
    if (nAtomic.compare_exchange_weak(expired, newValue)) {
   //true当前值与期望值相等，设置为新值
        cout << "当前值与期望值相等，更新新值成功，g_countAtomic = " << nAtomic<< endl;
    }
    else {
   //当前值与期望值不想等，还是原来的值
        cout << "当前值与期望值不相等，没有更新新值，g_countAtomic = " << nAtomic<< endl;
    }

compare_exchange_strong（）

与compare_exchange_weak（）功能一样。区别是：

1. 阻塞：如果比较和交换操作失败，函数通常会忙等待（busy-wait）直到条件满足为止。这意味着它会持续检查条件，直到可以安全地执行比较和交换为止。这种忙等待行为可能会导致 CPU 资源的浪费，因此在高并发场景中可能需要谨慎使用。

2. 一致性保证：与 compare_exchange_weak() 相比，compare_exchange_strong() 提供更强的内存一致性保证。具体来说，它确保了在比较和交换操作成功执行后，其他线程将立即看到更新后的值。这是通过强制使用特定的内存排序规则来实现的，这些规则确保了在多线程环境中的可见性和顺序性。
   当多线程环境下，一般使用compare_exchange_weak()在一个循环中，确保没有被虚假的比较和交换失