C++原子类型：线程安全与内存同步

"C++ 原子类型" 在多线程编程中，数据竞争是常见的问题，它会导致程序的行为不可预测。为了解决这一问题，C++标准库提供了一种称为原子类型的机制，即`std::atomic`。原子类型确保了在并发环境下对变量的操作具有原子性，即这些操作不会被其他线程中断。这使得原子对象成为实现线程安全代码的关键工具。 原子构造： 1. 默认构造函数：`atomic() noexcept = default;` 这个构造函数创建一个未初始化的原子对象，通常需要随后进行初始化。 2. 初始构造函数：`constexpr atomic(T val) noexcept;` 允许你传入一个初始值`val`来创建并初始化原子对象。 3. 复制构造函数：`atomic(const atomic&) = delete;` 和赋值操作一样，原子对象不能被复制，这是为了防止数据竞争，因为复制可能会破坏原子性。 赋值操作： 1. 设置值：`T operator= (T val)` 和 `T operator= (T val) volatile noexcept;` 这两个赋值运算符用于设置原子对象的值，其中一个带有`volatile`关键字，表示即使对象本身不是volatile的，也可以用于volatile对象。 原子操作： 原子操作提供了在不引发数据竞争的情况下修改和读取变量的方法。其中，`store`和`load`是最基本的操作。 - `store(T val, memory_order sync = memory_order_seq_cst) volatile noexcept;` 和 `store(T val, memory_order sync = memory_order_seq_cst) noexcept;` 用于存储新值`val`到原子对象。`memory_order`参数决定了操作的内存顺序，这对于多线程同步至关重要。默认的`memory_order_seq_cst`提供了顺序一致性的保证，确保所有线程看到的操作顺序是相同的。 - `T load(memory_order sync = memory_order_seq_cst) const volatile noexcept;` 和 `T load(memory_order sync = memory_order_seq_cst) const noexcept;` 用于读取原子对象的当前值。同样，`memory_order`参数决定了读取的内存顺序。 内存顺序选项： - `memory_order_relaxed`：宽松的内存顺序，没有同步副作用。 - `memory_order_release`：释放顺序，确保了该操作前的副作用与后续的获取或释放操作同步。 - `memory_order_seq_cst`：顺序一致性，保证所有可见的副作用都按照单一全局顺序同步，是最高级别的同步保证。 除了`store`和`load`之外，还有其他原子操作，如`exchange`（交换操作）、`compare_exchange_weak`和`compare_exchange_strong`（比较并交换操作）等，它们提供了更复杂的同步原语。 C++中的原子类型是构建线程安全代码的基础，通过使用适当的内存顺序，可以确保并发访问的正确性和一致性。正确地使用原子操作可以避免锁和其他同步机制的开销，同时保持程序的高效运行。在编写多线程程序时，理解和熟练运用`std::atomic`是非常关键的。