std::atomic fetch_add

时间: 2023-11-09 07:16:19 浏览: 178

C++ 11 开发中的 Atomic 原子操作.rar_C++11、原子_atomic c++_c++ atomic使用_c++

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C++11引入了原子操作（Atomic Operations）作为标准库的一部分，这为多线程编程提供了重要的支持。原子操作在并发环境下确保了数据的完整性，防止了数据竞争和其他并发问题。下面将详细介绍C++11中`std::atomic`的相关知识点。 1. **原子类型（Atomic Types）** C++11定义了一个`std::atomic`模板类，用于创建原子类型变量。这些变量在多线程环境中可以保证其基本操作（如读取、写入或更新）的原子性，即这些操作不会被其他线程打断。例如： ```cpp std::atomic<int> atomic_value; ``` 2. **原子操作（Atomic Operations）** `std::atomic`提供了一系列的成员函数来执行原子操作，包括`load()`（读取）、`store()`（存储）、`exchange()`（交换）、`compare_exchange_weak()`和`compare_exchange_strong()`（比较并交换）等。这些函数确保了在并发环境中对变量的访问是安全的。 3. **内存顺序（Memory Order）** 在进行原子操作时，内存顺序是一个关键概念。C++11提供了五种不同的内存顺序：`memory_order_relaxed`、`memory_order_consume`、`memory_order_acquire`、`memory_order_release`和`memory_order_seq_cst`。不同的内存顺序影响了多线程间的可见性和同步，开发者需要根据具体需求选择合适的内存顺序。 4. **自增和自减操作（Increment and Decrement）** 对于整型的原子变量，`std::atomic`还提供了`fetch_add()`、`fetch_sub()`、`++`和`--`等操作，它们在多线程环境下安全地实现了加法和减法。 5. **原子指针操作（Atomic Pointer Operations）** `std::atomic`不仅可以应用于内置类型，还可以应用于指针类型。这使得在多线程环境中安全地修改和访问指针成为可能，比如在智能指针中使用原子操作。 6. **原子成员访问（Atomic Member Access）** 对于包含原子成员的复杂类型，C++11提供了一种原子成员访问的机制。这允许我们只对对象的某个特定成员进行原子操作，而不需要整个对象都是原子的。 7. **原子类型属性（Atomic Type Properties）** `std::atomic_is_lock_free()`函数可以检查一个特定的原子类型是否无锁的。无锁的原子操作通常比有锁的更高效，但不是所有硬件都支持所有类型的无锁操作。 8. **原子字大小（Atomic Word Size）** 不同的平台和体系结构对原子操作的支持程度不同。`std::atomic_flag`是针对单个字节的操作，而`std::atomic<T>`适用于各种大小的类型，但不是所有类型的原子操作都在所有平台上都是原子的。 9. **线程内存模型（Thread Memory Model）** C++11的线程内存模型规定了线程之间的数据可见性和行为一致性，原子操作是这个模型的关键部分。理解这一模型对于正确使用原子操作至关重要。 10. **性能考虑（Performance Considerations）** 虽然原子操作能保证数据一致性，但它们可能会带来额外的开销，如缓存失效和内存屏障。因此，在编写高性能的多线程代码时，需要权衡使用原子操作的必要性和潜在的性能影响。 C++11的`std::atomic`为开发人员提供了强大的工具来处理并发问题，但正确使用它需要深入理解并发编程和内存模型。通过熟练掌握这些知识点，可以编写出更加健壮和高效的多线程C++程序。

std::atomic fetch_add 是 C++ 中的一个原子操作函数。它用于对 std::atomic 对象进行原子的加法操作。具体而言，它会将指定的值添加到 std::atomic 对象的当前值，并返回之前的值作为结果。例如，假设有一个 std::atomic<int> num 的对象，其当前值为 10。我们可以使用 fetch_add 函数将值 5 添加到 num 中，并获取之前的值作为结果： ```cpp int previousValue = num.fetch_add(5); ``` 在上述示例中，fetch_add 函数将返回 num 原来的值 10，并将新的值设置为 15。需要注意的是，fetch_add 函数是原子的，因此在多线程环境下可以安全地使用它来进行并发操作，而不会导致竞态条件。

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