C++ `std::atomic` 原子操作:无锁编程的基石与内存顺序

好的,没问题。 各位观众,各位朋友,大家好!今天我们来聊聊C++中一个非常重要的概念,也是让很多程序员“闻风丧胆”但又不得不面对的家伙:std::atomic原子操作。为什么说它重要呢?因为它是实现无锁编程的基石!为什么说它让人害怕呢?因为它涉及到了内存模型和各种顺序,稍不留神就会掉进坑里,程序行为变得诡异莫测。 别担心,今天我们就用最通俗易懂的方式,把std::atomic扒个精光,让大家彻底掌握它。 一、什么是原子操作? 首先,我们要搞清楚什么是原子操作。你可以把原子操作想象成一个“要么全做,要么全不做”的操作。就像原子弹爆炸一样,要么炸得稀巴烂,要么啥事没有,不存在炸一半的情况。 在并发编程中,原子操作保证了对某个变量的访问是排他的,不会被其他线程打断。这意味着,即使多个线程同时修改同一个原子变量,最终的结果也是确定的,不会出现数据竞争(Data Race)。 举个例子,假设我们有一个全局变量count,多个线程同时对它进行count++操作。如果没有原子操作的保护,很可能出现下面的情况: 线程A读取count的值(假设是10)。 线程B读取count的值(也是10)。 线程A将 …

C++ `std::atomic` 高级用法:无锁数据结构的构建

好的,各位听众,欢迎来到今天的“C++ std::atomic 高级用法:无锁数据结构的构建”讲座。别害怕,虽然题目听起来有点吓人,但咱们会尽量用大白话,争取让大家听得懂,用得上。 开场白:锁,你是个磨人的小妖精! 话说江湖上,为了保护共享数据,最常用的武器就是锁。锁这玩意儿,用起来简单粗暴,效果也还行。但它有个致命的缺点:一旦某个线程拿到了锁,其他线程就得老老实实等着,眼巴巴地看着它用完。这就像上厕所只有一个坑位,其他人只能憋着,效率那叫一个低下。 更要命的是,锁还容易引发死锁、优先级反转等问题,简直就是个磨人的小妖精!所以,聪明的程序员们就开始琢磨:有没有什么办法,不用锁也能保证数据安全呢? 答案是肯定的!那就是无锁数据结构。 std::atomic:原子操作的瑞士军刀 要构建无锁数据结构,就离不开 C++ 的 std::atomic。这家伙就像一把瑞士军刀,提供了各种原子操作,保证操作的原子性。所谓原子性,就是指一个操作要么完全执行,要么完全不执行,不会出现中间状态。 std::atomic 可以包装各种基本数据类型,比如 int、bool、指针 等。它提供了一系列原子操作函数, …