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《C++11 基于CAS无锁操作的atomic原子类型》

article 2025/3/22 9:20:47

count++;
count--;

我们知道，++/--操作并不是原子性的，其实对应三条汇编指令来完成的。

读取：从内存中把变量的值读取到寄存器
修改：在寄存器里将变量的值+1/-1
写入：把修改后的值写入到内存

在单线程环境下，这三个步骤是顺序执行的不会有问题。但是在多线程环境下，多个线程可能对同一个变量同时进行++/--操作，从而导致数据竞争的问题。

可以看下面的过程演示。

一：

二：

三：

C++11是通过加锁来保证++/--操作的原子性的。

std::lock_guard<std::mutext>(mtx);
count++;
std::unlock_guard<std::mutex>(mtx);

互斥锁是比较重的，临界区代码稍稍复杂的情况下建议使用。从系统理论上来讲，使用CAS无锁操作来保证++/--操作的原子性就足够了，其实并不是不加锁，只是不在软件层面上加锁解锁，而是在硬件层面上实现的。

#include<iostream>
#include<thread>
#include<list>
#include<atomic>
using namespace std;

volatile std::atomic_bool isReady = false;
volatile std::atomic_int myCount = 0;

void task()
{
	while (!isReady)
	{
		std::this_thread::yield(); // 线程让出当前的CPU时间片，等待下一次调度
	}

	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));
	}

	std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
	isReady = true;
	
	for (auto& t : tlist)
	{
		t.join();
	}
	std::cout << "myCount: " << myCount << std::endl;

	return 0;
}