什么叫程序的原子性

 

问题:

      

                 随着工作时间的越来越久,对编程技术的不断深入,我们接触到的专业名词也越来越多,那么接下来一点一点积累下来,供大家一起参考。

 

解决方案:

                1.原子性:不可被中断的一个或一系列操作,指事务的一个完整操作。操作成功则提交,失败则回滚,即一件事要做就做完整,要么就什么都不做。

 

讨论:未完待续。。。。

 

<think>我们正在讨论C语言中操作的原子性原子性是指一个操作在执行过程中不会被其他线程或中断打断,即该操作要么完全执行,要么完全不执行,不会出现执行一半的情况。 在C语言中,由于标准本身不直接提供原子操作的支持(在C11之前),原子性通常依赖于硬件指令或操作系统提供的原语。C11标准引入了<stdatomic.h>头文件,提供了一些原子类型和操作。 详细解释: 1. **定义**:原子操作是不可分割的操作单元。在多线程或中断环境中,如果一个操作是原子的,那么它不会被其他线程看到中间状态。 2. **必要性**:在并发编程中,非原子操作可能导致竞态条件(race condition)。例如,多个线程同时修改同一个变量。 3. **C11标准支持**: - 使用`_Atomic`关键字声明原子类型,如`_Atomic int counter;` - 提供原子操作函数,如`atomic_fetch_add(&counter, 1);` 4. **非C11环境**:通常使用编译器内置函数(如GCC的`__sync_fetch_and_add`)或操作系统提供的原子操作(如Windows的Interlocked系列函数)。 示例代码(C11): ```c #include <stdatomic.h> #include <stdio.h> #include <threads.h> _Atomic int atomic_counter = 0; // 原子计数器 int increment(void* arg) { for (int i = 0; i < 100000; i++) { atomic_fetch_add(&atomic_counter, 1); // 原子加1 } return 0; } int main() { thrd_t t1, t2; thrd_create(&t1, increment, NULL); thrd_create(&t2, increment, NULL); thrd_join(t1, NULL); thrd_join(t2, NULL); printf("Counter: %d\n", atomic_counter); // 预期输出200000 return 0; } ``` 注意:如果没有原子操作,两个线程同时修改`counter`可能会导致部分更新丢失(结果少于200000)。 §§相关问题§§ 1. C11标准之前如何在C语言中实现原子操作? 2. 原子操作能保证多线程程序中的所有并发问题吗? 3. 哪些常见的C语言操作是非原子的? 4. 如何在没有操作系统的嵌入式系统中保证原子性? </think>### C语言中操作的原子性 操作的原子性(Atomicity)指一个操作在执行过程中不可被中断,保证该操作要么**完全执行成功**,要么**完全不执行**,不会出现部分执行的状态。在多线程、中断或并发环境下,这是确保数据一致性的关键概念。 #### 核心特性 1. **不可分割性** 原子操作如同一个不可分割的单元,不会被其他线程/中断打断(如硬件中断、线程切换)。 2. **状态一致性** 操作完成后,系统状态要么是操作前的原始状态,要么是操作后的完整新状态,不存在中间状态。 3. **并发安全** 多个线程同时访问共享资源时,原子操作可避免竞态条件(Race Condition)。 #### C语言中的原子操作实现 ##### 1. **C11标准支持(需包含`<stdatomic.h>`)** ```c #include <stdatomic.h> atomic_int counter = ATOMIC_VAR_INIT(0); // 声明原子变量 void increment() { atomic_fetch_add(&counter, 1); // 原子加法(不可中断) } ``` ##### 2. **编译器内置函数(如GCC)** ```c int counter = 0; void increment() { __atomic_add_fetch(&counter, 1, __ATOMIC_SEQ_CST); // GCC原子操作 } ``` ##### 3. **硬件指令级实现** - 通过特殊汇编指令(如x86的`LOCK`前缀)确保原子性: ```asm lock addl $1, counter ; x86汇编实现原子加法 ``` #### 非原子操作的典型反例 ```c int counter = 0; void unsafe_increment() { counter++; // 非原子操作!可能被中断导致计数错误 } ``` ⚠️ 此操作实际分为三步: 1. 从内存读取`counter`值到寄存器 2. 寄存器值+1 3. 写回内存 若步骤2后发生中断,其他线程可能读到脏数据。 #### 原子性的应用场景 1. 多线程共享计数器(如信号量) 2. 中断服务程序(ISR)与主程序共享数据 3. 无锁数据结构(Lock-Free Queue)
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值