C++11并發編程關于原子操作atomic的代碼示例

2020-01-26 13:35:43

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供稿：網友

一：概述

項目中經常用遇到多線程操作共享數據問題，常用的處理方式是對共享數據進行加鎖，如果多線程操作共享變量也同樣采用這種方式。

為什么要對共享變量加鎖或使用原子操作？如兩個線程操作同一變量過程中，一個線程執行過程中可能被內核臨時掛起，這就是線程切換，當內核再次切換到該線程時，之前的數據可能已被修改，不能保證原子操作。

C++11提供了個原子的類和方法atomic，保證了多線程對變量原子性操作，相比加鎖機制mutex.lock()，mutex.unlock()，性能有幾倍的提升。

所需頭文件<atomic>

二：錯誤代碼

//全局變量int g_num = 0;void fun(){  for (int i = 0; i < 10000000; i++)  {    g_num++;  }  return ;}int main(){  //創建線程1  thread t1(fun);  //創建線程2  thread t2(fun);  t1.join();  t2.join();  cout << g_num << endl;  getchar();  return 1;}

應該輸出結果20000000，實際每次結果都不一樣，總是小于該值，正是由于多線程操作同一變量而沒有保證原子性導致的。

三：加鎖代碼

//全局變量int g_num = 0;mutex m_mutex;void fun(){  for (int i = 0; i < 10000000; i++)  {    m_mutex.lock();    g_num++;    m_mutex.unlock();  }  return ;}int main(){  //獲取當前毫秒時間戳  typedef chrono::time_point<chrono::system_clock, chrono::milliseconds> microClock_type;  microClock_type tp1 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());  long long time1 = tp1.time_since_epoch().count();  //創建線程  thread t1(fun);  thread t2(fun);  t1.join();  t2.join();  cout << "總數：" << g_num << endl;  //獲取當前毫秒時間戳  microClock_type tp2 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());  long long time2 = tp2.time_since_epoch().count();  cout << "耗時：" << time2 - time1 << "ms" << endl;  getchar();  return 1;}

執行結果：多次測試輸出均為20000000，耗時在3.8s左右

四：atomic原子操作代碼

//全局變量atomic<int> g_num = 0;void fun(){  for (int i = 0; i < 10000000; i++)  {    g_num++;  }  return ;}int main(){  //獲取當前毫秒時間戳  typedef chrono::time_point<chrono::system_clock, chrono::milliseconds> microClock_type;  microClock_type tp1 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());  long long time1 = tp1.time_since_epoch().count();  //創建線程  thread t1(fun);  thread t2(fun);  t1.join();  t2.join();  cout << "總數：" << g_num << endl;  //獲取當前毫秒時間戳  microClock_type tp2 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());  long long time2 = tp2.time_since_epoch().count();  cout << "耗時：" << time2 - time1 << "ms" << endl;  getchar();  return 1;}

執行結果：多次測試輸出均為20000000，耗時在1.3s左右