547-C++11的原子类型

曾经终败给现在 2022-08-28 15:54 113阅读 0赞

**我们在前面的博客里实现的窗口卖票的代码，使用的是下面这种线程安全的操作：**

int count=100;
    lock_guard<std::mutex> guard(mtx);
    count++;
    
    lock_guard<std::mutex> guard(mtx);
    count--;

但是互斥锁是比较重的，如果临界区代码做的事情稍稍复杂，比较多，我们用这个互斥锁是应该的。

**但是像简单的对变量的++或者–，就不需要用互斥锁了。**  
**我们应该用CAS来保证上面++ --操作的原子特性就足够了， CAS也称作无锁操作（并不是说不加锁，只是这个加锁不在我们的软件层面，CPU和内存通信是通过系统总线进行的，CAS就是通过 exchange/swap指令给总线加锁，当一个线程在做CPU和内存之间数据的交换，也就是说内存有一个数据读到CPU，CPU进行计算再把数据写回内存块的这样一个过程，线程没有做完的话，它是不允许其他线程再去使用总线的，即硬件上实现的加锁操作，对于软件层面可以说是无锁操作）**

**无锁队列 => 就是由CAS来实现的**

## C++11的原子类型 ##

#include <atomic>//包含了很多原子类型

**代码示例：**  
因为isReady和mycount是属于数据段上的，一个进程里的线程，不同线程的栈不同，但是堆和数据段是共享的，对共享的变量，多线程是会进行缓存的，这个线程把isReady改成true以后，其他的线程是不是马上能看到isReady变为true呢？并不是的，因为它读的都是自己的缓存，所以，我们要加上volatile关键字。volatile就是防止多线程对共享变量进行缓存， 让大家访问的都是原始内存中的变量的值。

线程缓存可以加快线程运行的效率，因为线程就像人一样，好不容易从内存上跑到CPU上，它还要不断从内存上取东西做运算，它好不容易占1次CPU的时间片，还要在CPU和内存中不断来回跑，很浪费时间，所以操作系统对线程的执行来说，都是会让线程来CPU执行的时候把它们共享的变量在线程的栈上拷贝一份，统一的都带到CPU的缓存里，加个volatile ，就是让所有的线程对共享变量不再进行缓存，保证我们代码的正确性，一个线程对共享变量的改变马上就可以反映到另外一个线程里面了，这就是原子类型。

#include <iostream>
    #include <thread>
    #include <atomic>//包含了很多原子类型
    #include <list>
    using namespace std;
    
    volatile std::atomic_bool isReady = false;
    volatile std::atomic_int mycount = 0;
    
    void task()
    {
        
    	while (!isReady)//还没有准备好 
    	{
        
    		std::this_thread::yield();//线程出让当前的CPU时间片，等待下一次调度
    		//线程相当于还是就绪状态，等待CPU的下一次调度 
    	}
    
    	for (int i = 0; i < 100; ++i)
    	{
        
    		mycount++;
    	}
    }
    int main()
    {
        
    	list<std::thread> tlist;
    	for (int i = 0; i < 10; ++i)
    	{
        
    		tlist.push_back(std::thread(task));//启动10个线程 
    	}
    
    	std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));//主线程睡眠3秒 
    	isReady = true;//所有子线程都进行mycount++ 
    
    	for (std::thread &t : tlist)
    	{
        
    		t.join();
    	}
    	cout << "mycount:" << mycount << endl;
    
    	return 0;
    }

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