C++ 동시 프로그래밍: 원자 클래스와 메모리 장벽을 사용하는 방법은 무엇입니까?

C++ 동시 프로그래밍: 원자 클래스 및 메모리 장벽을 사용하여 동시성 안전성 보장

멀티 스레드 환경에서 동시 프로그래밍은 공유 리소스를 처리하는 일반적인 기술입니다. 그러나 적절한 조치를 취하지 않으면 동시 액세스로 인해 데이터 경합 및 메모리 가시성 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 C++에서는 원자 클래스와 메모리 장벽을 제공합니다.

Atomic 클래스

Atomic 클래스는 기본 유형을 캡슐화하는 특수 클래스로, 다중 스레드 환경에서도 해당 인스턴스에 대한 액세스가 원자적으로 이루어지도록 보장합니다. 이렇게 하면 공유 변수를 읽고 쓸 때 데이터 경합이 방지됩니다.

메모리 장벽

메모리 장벽은 서로 다른 스레드 간에 프로그램을 강제로 실행하는 데 사용되는 특수 명령입니다. 이는 장벽 이전에 수행된 모든 메모리 액세스가 장벽 이후에도 표시되도록 보장합니다. C++에는 네 가지 유형의 메모리 장벽이 제공됩니다.

• memory_order_acquire: 순서가 잘못된 액세스를 허용하지 않고 장벽 이전의 모든 쓰기가 모든 스레드에 표시되도록 합니다.
memory_order_acquire：禁止乱序访问，并确保屏障之前的所有写入都对所有线程可见。
• memory_order_release：禁止乱序访问，并确保屏障之后的所有读取都会获取之前的所有写入。
• memory_order_acq_rel：结合 memory_order_acquire 和 memory_order_release 的功能。
• memory_order_seq_cst：最严格的屏障，可确保所有程序顺序。

实战案例

考虑以下示例，其中两个线程共享一个计数器：

// 原子计数器
std::atomic<int> counter;

void thread1() {
    // ...
    counter.fetch_add(1, std::memory_order_release);
    // ...
}

void thread2() {
    // ...
    int value = counter.load(std::memory_order_acquire);
    // ...
}

在 thread1 中，fetch_add 操作使用 memory_order_release 屏障，确保对 counter 的写入在所有线程中都可见。在 thread2 中，load 操作使用 memory_order_acquire 屏障，确保在读取 counter 之前获取所有以前对 counter 的写入。这消除了数据竞争和内存可见性问题。

注意

内存屏障可能会降低性能。因此，仅在必要时才使用它们。此外，始终使用 std::memory_order_seq_cstmemory_order_release: 순서가 잘못된 액세스를 허용하지 않고 장벽 이후의 모든 읽기가 이전의 모든 쓰기를 획득하도록 보장합니다.

위 내용은 C++ 동시 프로그래밍: 원자 클래스와 메모리 장벽을 사용하는 방법은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!