<p>std::atomic 是 C++ 中用于實現(xiàn)多線程環(huán)境下原子操作的核心工具，確保對共享變量的讀、寫和復(fù)合操作不可分割，避免數(shù)據(jù)競爭。原子操作指操作在執(zhí)行中不會被中斷，要么完全執(zhí)行，要么不執(zhí)行，無中間狀態(tài)。例如，多個線程同時對普通變量進行 i++ 操作可能導(dǎo)致結(jié)果錯誤，因其包含“讀-改-寫”三步，而使用 std::atomic<int> 可保證該操作原子性，結(jié)果正確。常見用法包括 std::atomic<int> counter{0}、std::atomic<bool> ready{false} 等，支持整型、指針等類型。主要操作有 load()（原子讀）、store(val)（原子寫）、exchange(val)（替換并返回舊值）、compare_exchange_weak/strong（比較并交換，CAS，用于無鎖編程）、fetch_add()/fetch_sub()（原子加減并返回原值），且對整型和指針支持 ++、-- 運算符重載。示例代碼中兩個線程各對 atomic 變量自增 1000 次，最終結(jié)果為 2000，體現(xiàn)其正確性。內(nèi)存序（Memory Order）控制原子操作的同步行為與性能，默認為 std::memory_order_seq_cst（順序一致性，最安全但性能較低）。其他選項包括 memory_order_relaxed（僅保證</p>

std::atomic 是 C++ 中用于實現(xiàn)原子操作的核心工具，它能確保對共享數(shù)據(jù)的操作在多線程環(huán)境下不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭，從而保證并發(fā)安全。簡單來說，使用 std::atomic 的變量，其讀、寫或復(fù)合操作（如自增）是“不可分割”的——其他線程無法觀察到中間狀態(tài)。

什么是原子操作？

原子操作是指一個操作在執(zhí)行過程中不會被線程調(diào)度機制打斷。也就是說，該操作要么完全執(zhí)行，要么完全不執(zhí)行，不存在部分完成的狀態(tài)。在多線程編程中，多個線程同時訪問同一變量時，如果沒有同步機制，就會導(dǎo)致未定義行為。

例如，兩個線程同時對一個普通整型變量執(zhí)行 i++，由于 i++ 實際包含“讀-改-寫”三個步驟，可能兩個線程都讀取了舊值，各自加1后再寫回去，最終只加了一次，造成數(shù)據(jù)丟失。

而如果這個變量是 std::atomic<int> 類型，則 ++ 操作會以原子方式完成，結(jié)果正確。

std::atomic 的基本用法

你可以將 std::atomic 用于整型、指針等支持原子操作的類型：

常用操作包括：

• load()：原子地讀取值
• store(val)：原子地寫入值
• exchange(val)：原子地替換值并返回舊值
• compare_exchange_weak/strong(expected, desired)：比較并交換（CAS），是實現(xiàn)無鎖編程的基礎(chǔ)
• fetch_add(), fetch_sub()：原子加減并返回原值
• 對整型和指針類型，還支持 ++、-- 等運算符重載

示例代碼：

立即學(xué)習(xí)“C++免費學(xué)習(xí)筆記（深入）”；

#include <atomic>
#include <thread>
#include <iostream>

std::atomic<int> count{0};

void increment() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        count.fetch_add(1);
    }
}

int main() {
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(increment);

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

    std::cout << "Final count: " << count.load() << "\n"; // 輸出 2000
}

內(nèi)存序（Memory Order）控制性能與可見性

std::atomic 操作允許指定內(nèi)存序，用來控制操作的內(nèi)存同步行為。默認使用 std::memory_order_seq_cst（順序一致性），最安全但可能影響性能。

PPT.CN,PPTCN,PPT.CN是什么,PPT.CN官網(wǎng),PPT.CN如何使用

一鍵操作，智能生成專業(yè)級PPT

37

查看詳情

常見內(nèi)存序選項：

• memory_order_relaxed：僅保證原子性，不保證順序。適合計數(shù)器等無需同步場景
• memory_order_acquire：用于讀操作，保證后續(xù)讀寫不會被重排到該操作之前
• memory_order_release：用于寫操作，保證之前的讀寫不會被重排到該操作之后
• memory_order_acq_rel：結(jié)合 acquire 和 release
• memory_order_seq_cst：最強一致性，所有線程看到相同操作順序

例如：

count.store(1, std::memory_order_release);
int val = count.load(std::memory_order_acquire);

這種配對常用于實現(xiàn)自定義同步機制，如自旋鎖或無鎖隊列。

原子操作的限制與注意事項

std::atomic 并非萬能，使用時需注意：

• 不是所有類型都能特化為 atomic。例如 std::atomic<std::string> 不合法，因為字符串操作無法原子化
• 復(fù)合操作（如先檢查再修改）仍需謹慎，應(yīng)使用 compare_exchange 循環(huán)實現(xiàn)
• 過度使用 memory_order_seq_cst 可能降低性能，應(yīng)根據(jù)需求選擇合適的內(nèi)存序
• 原子變量不能拷貝構(gòu)造或賦值，只能通過 load/store 或原子操作修改

基本上就這些。std::atomic 提供了高效且靈活的并發(fā)控制手段，尤其適用于輕量級同步場景。掌握它，是寫出高性能、線程安全 C++ 代碼的重要一步。

以上就是c++++中std::atomic是什么_c++原子操作與并發(fā)安全講解的詳細內(nèi)容，更多請關(guān)注php中文網(wǎng)其它相關(guān)文章！