c++多线程（十六） - std::atomic

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-02-09 11:55 312阅读 0赞

多线程中，必须确保在同一时刻只有一个线程对共享资源进行访问。可以使用互斥量（mutex）或原子操作（atomic）实现。

### 1.互斥量（mutex） ###

#include<iostream>
    #include<mutex>
    using namespace std;
    int g_count = 0;    //全局变量
    mutex g_mutex;      //互斥量
    void myThread()
    {
    	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
    	{
    		g_mutex.lock();
    		g_count++;
    		g_mutex.unlock();
    	}
    }
    
    int main()
    {
    	thread t1(myThread);
    	thread t2(myThread);
    	t1.join();
    	t2.join();
    	cout << "g_count = " << g_count << endl;
    	return 0;
    }

### 2.原子操作（atomic） ###

#include<iostream>
    #include<mutex>
    #include <atomic>
    using namespace std;
    atomic<int> g_count = 0;    //全局变量
    void myThread()
    {
    	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
    	{
    		g_count++;
    	}
    }
    
    int main()
    {
    	thread t1(myThread);
    	thread t2(myThread);
    	t1.join();
    	t2.join();
    	cout << "g_count = " << g_count << endl;
    	return 0;
    }

### 3.效率比较 ###

用clock\_t统计程序的执行时间。

#include<iostream>
    #include<mutex>
    #include <atomic>
    #include<time.h>
    using namespace std;
    int main()
    {
    	clock_t start, finish;
    	start = clock();
    	thread t1(myThread);
    	thread t2(myThread);
    	t1.join();
    	t2.join();
    	cout << "g_count = " << g_count << endl;
    	finish = clock();
    	cout << "运行时间:" << (double)(finish - start)/CLOCKS_PER_SEC << "秒！" << endl;
    	return 0;
    }

统计结果：

<table style="width:500px;"> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>循环次数</th> 
   <th>执行时间/s（mutex）</th> 
   <th>执行时间/s（atomic）</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>100000</td> 
   <td>0.033</td> 
   <td>0.026</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1000000</td> 
   <td>0.268</td> 
   <td>0.116</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>10000000</td> 
   <td>2.477</td> 
   <td>0.851</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 4.总结 ###

原子操作(atomic)比互斥量(mutex)加锁效率高。

原子操作(atomic)只能针对一个变量加锁，而互斥量(mutex)可以对代码段加锁。

原子操作(atomic)支持的运算符有：++ , -- , += , -= , &=, |= , ^= 。

原子操作(atomic)不支持拷贝构造函数和赋值运算符，可以分别用load()和store()以原子方式读取和写入。