C++11并发编程关于原子操作atomic的代码示例

Dianthe ·

更新时间:2024-09-20

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一：概述

项目中经常用遇到多线程操作共享数据问题，常用的处理方式是对共享数据进行加锁，如果多线程操作共享变量也同样采用这种方式。

为什么要对共享变量加锁或使用原子操作？如两个线程操作同一变量过程中，一个线程执行过程中可能被内核临时挂起，这就是线程切换，当内核再次切换到该线程时，之前的数据可能已被修改，不能保证原子操作。

C++11提供了个原子的类和方法atomic，保证了多线程对变量原子性操作，相比加锁机制mutex.lock()，mutex.unlock()，性能有几倍的提升。

所需头文件<atomic>

二：错误代码


//全局变量
int g_num = 0;
void fun()
{
  for (int i = 0; i < 10000000; i++)
  {
    g_num++;
  }
  return ;
}
int main()
{
  //创建线程1
  thread t1(fun);
  //创建线程2
  thread t2(fun);
  t1.join();
  t2.join();
  cout << g_num << endl;
  getchar();
  return 1;
}

应该输出结果20000000，实际每次结果都不一样，总是小于该值，正是由于多线程操作同一变量而没有保证原子性导致的。

三：加锁代码


//全局变量
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()
{
  //获取当前毫秒时间戳
  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();
  //创建线程
  thread t1(fun);
  thread t2(fun);
  t1.join();
  t2.join();
  cout << "总数：" << g_num << endl;
  //获取当前毫秒时间戳
  microClock_type tp2 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
  long long time2 = tp2.time_since_epoch().count();
  cout << "耗时：" << time2 - time1 << "ms" << endl;
  getchar();
  return 1;
}

执行结果：多次测试输出均为20000000，耗时在3.8s左右

四：atomic原子操作代码


//全局变量
atomic<int> g_num = 0;
void fun()
{
  for (int i = 0; i < 10000000; i++)
  {
    g_num++;
  }
  return ;
}
int main()
{
  //获取当前毫秒时间戳
  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();
  //创建线程
  thread t1(fun);
  thread t2(fun);
  t1.join();
  t2.join();
  cout << "总数：" << g_num << endl;
  //获取当前毫秒时间戳
  microClock_type tp2 = chrono::time_point_cast<chrono::milliseconds>(chrono::system_clock::now());
  long long time2 = tp2.time_since_epoch().count();
  cout << "耗时：" << time2 - time1 << "ms" << endl;
  getchar();
  return 1;
}

执行结果：多次测试输出均为20000000，耗时在1.3s左右

五：小结

c++11的原子类atomic相比使用加锁机制性能有2~3倍提升，对于共享变量能用原子类型的就不要再用加锁机制了。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对软件开发网的支持。如果你想了解更多相关内容请查看下面相关链接

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