C++11：并发、多线程

原子操作和原子类型

原子操作和原子类型

通常情况下，原子操作是通过互斥（mutual exclusive）的访问来保证的。

Linux下借助POSIX标准的pthread库的互斥锁：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;

static long long total = 0;
pthread_mutex_t m = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* func(void *)
{
for (long long i = 0; i < 100000000LL; ++i)
{
pthread_mutex_lock(&m);
total += i;
pthread_mutex_unlock(&m);
}
}

int main()
{
pthread_t t1;
pthread_t t2;

if (pthread_create(&t1, NULL, &func, NULL))
{
throw;
}
if (pthread_create(&t2, NULL, &func, NULL))
{
throw;
}

pthread_join(t1, NULL);
pthread_join(t2, NULL);

cout << total << endl;  // 9999999900000000

return 0;
}

上面代码为共享变量创建互斥锁（m），并在进入临界区前后进行加锁（pthread_mutex_lock）和解锁（pthread_mutex_unlock），从而保证累加的代码为原子操作。但这样对互斥锁的管理无疑是种负担，而在C++11中不需要如此麻烦：

#include <iostream>
#include <atomic>
#include <thread>
using namespace std;

atomic_llong total {0};     // 原子数据类型

void func(int x)
{
cout << x << endl;
for (long long i = 0; i < 100000000LL; ++i)
{
total += i;
}
}

int main()
{
thread t1(func, 0);
thread t2(func, 3);

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

cout << total << endl;  // 9999999900000000

return 0;
}

原子数据类型在线程间被互斥地访问。相比pthread的实现，同步的是数据而不是代码，遵从了面向对象的思想。



除了使用上图中的已经定义好的原子类型，我们还可以使用atomic类模板，通过

std::atomic<T> t;

能定义出任意的原子类型。编译器会保证产生并发情况下行为良好的代码，以避免线程间对数据t的竞争。