C++ 多執行緒程式設計中 atomics 的用途是什麼？

atomics 在多執行緒程式設計中用於執行原子操作，確保共享資料的原子性和可見性。 atomics 函式庫提供了原子變數類型，如 std::atomic，提供以下原子運算：load、store、compare_exchange_strong。實戰案例中，原子計數器 counter 由多執行緒同時更新，fetch_add 原子操作確保計數器值保持一致性，防止資料競爭。 atomics 可確保多執行緒程式共享資料的安全性和可靠性。

C++ 多執行緒程式設計中atomics 的用途

在多執行緒程式設計中，atomics 是用來在共享資料上執行原子操作的特殊變數型態。原子操作確保即使多個執行緒同時訪問，資料也會保持一致性。

原子操作的特性：

• 原子性：操作將作為一個不可分割的整體執行，不會被其他線程中斷。
• 可見性：對一個執行緒的原子操作會立即對其他執行緒可見。
• 有序性：對同一變數的原子運算會依序執行。

atomics 函式庫：

C++ 中的<atomic>函式庫提供了原子變數類型，如std: :atomic<int>、std::atomic<bool> 等。這些型別提供以下內建的原子操作：

• load(memory_order)：從變數中讀取值。
• store(value, memory_order)：將值儲存到變數中。
• compare_exchange_strong(expected, desired, memory_order)：如果變數的值與 expected 相同，則將其替換為 desired。

實戰案例：

假設我們有一個共享計數器，多個執行緒同時更新：

#include <thread>
#include <atomic>

std::atomic<int> counter;

void increment_counter() {
    // 使用原子操作累加计数器
    counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
}

int main() {
    std::vector<std::thread> threads;

    // 创建并启动 10 个线程同时累加计数器
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        threads.emplace_back(increment_counter);
    }

    // 等待所有线程结束
    for (auto &thread : threads) {
        thread.join();
    }

    // 打印最终计数结果
    std::cout << "最终计数：" << counter << std::endl;
}

本例中，std::atomic<int> counter 變數在多個線程之間共用。 increment_counter 函數使用原子運算 fetch_add 累積計數器，確保即使執行緒同時執行，計數器值也能保持一致性。

使用 atomics 可以確保多執行緒程式的共享資料安全且可靠。

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