C++ 原子变量atomic variable

原子变量

原子变量（atomic variable）是 C++11 引入的一种同步机制，用于在多线程环境中进行无锁的、线程安全的操作。原子变量的操作是不可分割的，即在执行过程中不会被其他线程中断，从而避免了数据竞争和不一致的问题。原子变量位于 头文件中。

基本概念

原子性

原子性：一个操作是原子的，意味着它在执行过程中不会被其他线程中断。原子操作要么完全执行，要么完全不执行，不存在部分执行的状态。

数据竞争

数据竞争：当多个线程同时访问同一个内存位置，并且至少有一个线程在写入数据时，就会发生数据竞争。数据竞争可能导致未定义行为和数据不一致。

原子变量的类型

C++ 标准库提供了多种原子类型，包括：

std::atomic：模板类，可以用于任何可复制的类型 T。

特化类型：如 std::atomic_bool、std::atomic_int、std::atomic_uint 等。

基本用法

定义原子变量：

#include <atomic>

std::atomic<int> atomic_int;
std::atomic_bool atomic_bool;

原子操作

原子变量支持多种原子操作，包括：

加载（load）：读取原子变量的值。

存储（store）：写入原子变量的值。

交换（exchange）：将原子变量的值替换为新值，并返回旧值。

比较交换（compare-exchange）：如果原子变量的值等于预期值，则将其替换为新值，并返回操作是否成功。