C++11之atomic原子操作

atomic介绍

atomic对int、char、bool等数据结构进行了原子性封装，在多线程环境中，对std::atomic对象的访问不会造成竞争-冒险。利用std::atomic可实现数据结构的无锁设计。

所谓的原子操作，取的就是“原子是最小的、不可分割的最小个体”的意义，它表示在多个线程访问同一个全局资源的时候，能够确保所有其他的线程都不在同一时间内访问相同的资源。也就是他确保了在同一时刻只有唯一的线程对这个资源进行访问。这有点类似互斥对象对共享资源的访问的保护，但是原子操作更加接近底层，因而效率更高。

在以往的C++标准中并没有对原子操作进行规定，我们往往是使用汇编语言，或者是借助第三方的线程库，例如intel的pthread来实现。在新标准C++11，引入了原子操作的概念，并通过这个新的头文件提供了多种原子操作数据类型，例如，atomic_bool,atomic_int等等，如果我们在多个线程中对这些类型的共享资源进行操作，编译器将保证这些操作都是原子性的，也就是说，确保任意时刻只有一个线程对这个资源进行访问，编译器将保证，多个线程访问这个共享资源的正确性。从而避免了锁的使用，提高了效率。

atomic高效体现

加锁不使用atomic：
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <mutex>
#include <vector>
#include <thread>std::mutex mtx;
size_t count = 0;void threadFun()
{for (int i = 0; i < 10000; i++){// 防止多个线程同时访问同一资源std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);count++;}
}int main(void)
{clock_t start_time = clock();// 启动多个线程std::vector<std::thread> threads;for (int i = 0; i < 10; i++)threads.push_back(std::thread(threadFun));for (auto&thad : threads)thad.join();// 检测count是否正确 10000*10 = 100000std::cout << "count number:" << count << std::endl;clock_t end_time = clock();std::cout << "耗时：" << end_time - start_time << "ms" << std::endl;return 0;
}
运行结果：

使用atomic：
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <vector>
#include <thread>
#include <atomic>std::atomic<size_t> count(0);void threadFun()
{for (int i = 0; i < 10000; i++)count++;
}int main(void)
{clock_t start_time = clock();// 启动多个线程std::vector<std::thread> threads;for (int i = 0; i < 10; i++)threads.push_back(std::thread(threadFun));for (auto&thad : threads)thad.join();// 检测count是否正确 10000*10 = 100000std::cout << "count number:" << count << std::endl;clock_t end_time = clock();std::cout << "耗时：" << end_time - start_time << "ms" << std::endl;return 0;
}
运行结果：

总结：

从上面的截图可以发现，第一张图用时2439ms，第二张图用时13ms，使用原子操作能大大的提高程序的运行效率。

附：很多读者不理解为什么在后面另起一个for循环进行join，对于这个问题，我希望读者自己先了解下join的用法。

实际上线程在上一个for循环创建的时候就已经开始运行了，join只是为了阻塞主线程，用于等待所有子线程完成，不然子线程还未执行完，主线程就已经结束了（同时也方便我这边计时）。

同时为什么不能创建线程后立刻join，也是上面说的join会阻塞主线程，主线程被阻塞了，for循环就得等子线程执行完后才会继续创建新的线程了，这种压根不涉及并发执行，不涉及资源竞争的问题，是串行的。

参考文档

博客地址：https://blog.csdn.net/yockie/article/details/8838686

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