C++原子变量

C++11中引入了原子操作库`<atomic>`，提供了一组原子类型和原子操作函数，用于在多线程环境下对共享数据进行保护。原子操作是指在执行过程中不能被中断的操作，因此可以保证在多线程环境下，对共享数据的操作不会被其他线程干扰，从而避免了竞争问题。

原子类型是指可以被原子操作读写的类型，包括整型、指针类型等。常见的原子类型有`std::atomic<int>`、`std::atomic<long>`、`std::atomic<void*>`等。原子类型的操作函数包括读取、存储、交换、比较等。例如，`std::atomic<int>`类中常用的操作函数有：

- `load()`：读取原子变量的值
- `store(val)`：将原子变量的值设置为`val`
- `exchange(val)`：将原子变量的值交换为`val`，并返回原来的值
- `compare_exchange_strong(expected, val)`：如果原子变量的值等于`expected`，则将其设置为`val`，并返回`true`，否则不修改原子变量的值，返回`false`
- `compare_exchange_weak(expected, val)`：与`compare_exchange_strong`类似，但是在某些平台上可能比较快

使用原子操作时需要注意以下几点：

1. 原子操作只能用于原子类型，不能用于非原子类型。
2. 在多线程环境下，对共享数据的读写应该使用原子操作，避免竞争问题。
3. 原子操作不一定比互斥锁更快，因此在实际使用时应该根据具体情况进行选择。

下面是一个使用原子变量的示例：

#include <iostream>
#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic<int> counter(0);

void increment()
{
    for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
        ++counter;
    }
}

int main()
{
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(increment);

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;
    return 0;
}

在上面的示例中，我们创建了一个`std::atomic<int>`类型的原子变量`counter`，并在两个线程中进行加1操作，最终输出`counter`的值。由于原子变量的操作是原子的，因此这个程序的输出结果应该是2000000，即两个线程总共对`counter`进行了2000000次加1操作。