c++怎么使用原子操作std::atomic_c++ std::atomic原子操作用法-C++-PHP中文网

c++怎么使用原子操作std::atomic_c++ std::atomic原子操作用法

穿越時空

发布： 2025-10-14 23:33:01

原创

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std::atomic用于实现线程安全的原子操作，避免数据竞争。1. 可声明为std::atomic<T>类型，支持int、bool、指针等，如std::atomic<int> counter{0}；2. 提供load()读、store()写、exchange()交换、compare_exchange_weak()比较并交换等原子操作；3. 整型和指针类型支持++、--、+=、-=等复合赋值，默认使用memory_order_seq_cst内存序；4. 内存序可选memory_order_relaxed（仅原子性）、acquire/release（控制重排）、seq_cst（顺序一致）等，影响性能与同步行为；5. 常用于线程标志位、引用计数、无锁数据结构中指针更新等场景，需根据需求选择合适内存序以平衡正确性与性能。

c++怎么使用原子操作std::atomic_c++ std::atomic原子操作用法

在C++中，std::atomic 用于实现线程安全的原子操作，避免多个线程同时访问共享变量时出现数据竞争。它定义在 <atomic> 头文件中，适用于整数、指针等基本类型。

1. 基本用法：声明和初始化

你可以使用 std::atomic<T> 来包装一个基本类型，如 int、bool、指针等。

- std::atomic counter{0}; - std::atomic ready{false}; - std::atomic ptr{nullptr};

构造时可以直接用花括号或等号初始化。

2. 常用原子操作函数

std::atomic 提供了多种线程安全的操作方法：

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- load()：原子地读取当前值 - store(value)：原子地写入新值 - exchange(value)：设置新值，并返回旧值 - compare_exchange_weak(expected, desired)：比较并交换（CAS），常用于无锁编程

示例：

std::atomic x{10}; int old = x.load(); // 读取 x.store(20); // 写入 int prev = x.exchange(30); // 设置30，返回之前的值（20）

int expected = 30;
bool success = x.compare_exchange_weak(expected, 42);
// 如果 x 当前是30，则设为42，返回 true；否则将 expected 更新为实际值，返回 false

3. 支持的内置运算符（仅限特定类型）

对于整型和指针类型的 atomic 变量，可以直接使用一些复合赋值操作：

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- ++、--（前置） - +=、-=（对整型和指针有效）

示例：

std::atomic count{0}; ++count; // 原子自增 count += 5; // 原子加5 --count; // 原子自减

这些操作默认使用 memory_order_seq_cst（最严格的内存序），确保顺序一致性。

4. 内存序（memory order）可选参数

每个原子操作都可以传入一个 std::memory_order 参数，控制同步行为和性能：

- memory_order_relaxed：最宽松，只保证原子性，不保证顺序 - memory_order_acquire：用于读操作，防止后续读写被重排到它前面 - memory_order_release：用于写操作，防止前面的读写被重排到它后面 - memory_order_acq_rel：acquire + release - memory_order_seq_cst：默认，最强一致性（顺序一致）

示例（relaxed 计数器，适合不需要同步的场景）：

std::atomic cnt{0}; cnt.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed); // 只保证原子加，无顺序约束