C语言学习：原子操作

2024-04-12 07:07:46

C语言学习：原子操作

什么是原子操作？

原子操作是不可分割的，在执行完毕之前不会被任何其它任务或事件中断，可以视为最小的操作单元，因此称为原子操作（个人认为叫"原子级操作更为形象"）。
（可以是一条指令，也可以是一系列整体性操作）

在编程语言中一般分为两种情况（两种都应该满足）：

1）在单线程中，能够在单条指令中完成的操作都可以认为是" 原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。（多体现在单条汇编指令语句中）

2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作。

为什么存在原子操作？

在多核处理器的机器上，对于同一个变量值所存在的内存区域可能被多个CPU短时间内同时访问，从而导致该值得不稳定性。例如在多线程中，初始化i=0,对于i++这个操作，同时有2个线程对其进行了调用则有可能导致第一个线程用时i的值为2。（详解如下）

i++是否为原子操作？

i++的操作分为三步：

①内存访问，读取i变量的值到CPU的寄存器中
②使寄存器中的值+1
③将寄存器中的值写回到内存

由此可见，i++并不是原子操作，在没有线程保护的多线程处理器中，每一步都有可能被外部中断给打断，从而影响到 i 的值。

在上一问中，2个线程同时调用了i++，i直接从0变为2，则极有可能是线程1在寄存器中使得i自增1的同时线程2也在做此操作，因此当取出寄存器中i的值到内存时，i 不知不觉被加了2次。

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