如何建设一个视频网站,seo顾问招聘,wordpress评论分页不显示,微信建微网站本文介绍 atomic 头文件中最简单的原子类型: atomic_flag。atomic_flag 一种简单的原子布尔类型#xff0c;只支持两种操作#xff0c;test_and_set 和 clear。
std::atomic_flag 详解
std::atomic_flag 构造函数
std::atomic_flag 构造函数如下#xff1a;
ato…本文介绍 atomic 头文件中最简单的原子类型: atomic_flag。atomic_flag 一种简单的原子布尔类型只支持两种操作test_and_set 和 clear。
std::atomic_flag 详解
std::atomic_flag 构造函数
std::atomic_flag 构造函数如下
atomic_flag() noexcept default;
atomic_flag (const atomic_flagT) delete;std::atomic_flag 只有默认构造函数拷贝构造函数已被禁用因此不能从其他的 std::atomic_flag 对象构造一个新的 std::atomic_flag 对象。
如果在初始化时没有明确使用 ATOMIC_FLAG_INIT初始化那么新创建的 std::atomic_flag 对象的状态是未指定的unspecified既没有被 set 也没有被 clear。另外atomic_flag 不能被拷贝也不能 move 赋值。
ATOMIC_FLAG_INIT: 如果某个 std::atomic_flag 对象使用该宏初始化那么可以保证该 std::atomic_flag 对象在创建时处于 clear 状态。
下面先看一个简单的例子main() 函数中创建了 10 个线程进行计数率先完成计数任务的线程输出自己的 ID后续完成计数任务的线程不会输出自身 ID
#include iostream // std::cout
#include atomic // std::atomic, std::atomic_flag, ATOMIC_FLAG_INIT
#include thread // std::thread, std::this_thread::yield
#include vector // std::vectorstd::atomicbool ready(false); // can be checked without being set
std::atomic_flag winner ATOMIC_FLAG_INIT; // always set when checkedvoid count1m(int id)
{while (!ready) { std::this_thread::yield();} // 等待主线程中设置 ready 为 true.for (int i 0; i 1000000; i) {} // 计数.// 如果某个线程率先执行完上面的计数过程则输出自己的 ID.// 此后其他线程执行 test_and_set 是 if 语句判断为 false// 因此不会输出自身 ID.if (!winner.test_and_set()) {std::cout thread # id won!\n;}
};int main()
{std::vectorstd::thread threads;std::cout spawning 10 threads that count to 1 million...\n;for (int i 1; i 10; i)threads.push_back(std::thread(count1m, i));ready true;for (auto th:threads)th.join();return 0;
}多次执行结果如下
atomic ) ./Atomic-Flag1
spawning 10 threads that count to 1 million...
thread #6 won!
atomic ) ./Atomic-Flag1
spawning 10 threads that count to 1 million...
thread #1 won!
atomic ) ./Atomic-Flag1
spawning 10 threads that count to 1 million...
thread #5 won!
atomic ) ./Atomic-Flag1
spawning 10 threads that count to 1 million...
thread #1 won!
atomic ) ./Atomic-Flag1
spawning 10 threads that count to 1 million...
thread #1 won!
atomic ) ./Atomic-Flag1
spawning 10 threads that count to 1 million...
thread #10 won!test_and_set 介绍
std::atomic_flag 的 test_and_set 函数原型如下
bool test_and_set (memory_order sync memory_order_seq_cst) volatile noexcept;
bool test_and_set (memory_order sync memory_order_seq_cst) noexcept;test_and_set() 函数检查 std::atomic_flag 标志如果 std::atomic_flag 之前没有被设置过则设置 std::atomic_flag 的标志并返回先前该 std::atomic_flag 对象是否被设置过如果之前 std::atomic_flag 对象已被设置则返回 true否则返回 false。
test-and-set 操作是原子的因此 test-and-set 是原子 read-modify-write RMW操作。
test_and_set 可以指定 Memory Order(后续的文章会详细介绍 C11 的 Memory Order此处为了完整性列出 test_and_set 参数 sync 的取值)取值如下
Memory Order 值Memory Order 类型memory_order_relaxedRelaxedmemory_order_consumeConsumememory_order_acquireAcquirememory_order_releaseReleasememory_order_acq_relAcquire/Releasememory_order_seq_cstSequentially consistent
一个简单的例子
#include iostream // std::cout
#include atomic // std::atomic_flag
#include thread // std::thread
#include vector // std::vector
#include sstream // std::stringstreamstd::atomic_flag lock_stream ATOMIC_FLAG_INIT;
std::stringstream stream;void append_number(int x)
{while (lock_stream.test_and_set()) {}stream thread # x \n;lock_stream.clear();
}int main()
{std::vector std::thread threads;for (int i 1; i 10; i)threads.push_back(std::thread(append_number, i));for (auto th:threads)th.join();std::cout stream.str() std::endl;;return 0;
}执行结果如下
thread #1
thread #2
thread #3
thread #4
thread #5
thread #6
thread #7
thread #8
thread #9
thread #10clear() 介绍
清除 std::atomic_flag 对象的标志位即设置 atomic_flag 的值为 false。clear 函数原型如下
void clear (memory_order sync memory_order_seq_cst) volatile noexcept;
void clear (memory_order sync memory_order_seq_cst) noexcept;清除 std::atomic_flag 标志使得下一次调用 std::atomic_flag::test_and_set 返回 false。
std::atomic_flag::clear() 可以指定 Memory Order(后续的文章会详细介绍 C11 的 Memory Order此处为了完整性列出 clear 参数 sync 的取值)取值如下
Memory Order 值Memory Order 类型memory_order_relaxedRelaxedmemory_order_consumeConsumememory_order_acquireAcquirememory_order_releaseReleasememory_order_acq_relAcquire/Releasememory_order_seq_cstSequentially consistent
结合 std::atomic_flag::test_and_set() 和 std::atomic_flag::clear()std::atomic_flag 对象可以当作一个简单的自旋锁使用请看下例
#include thread
#include vector
#include iostream
#include atomicstd::atomic_flag lock ATOMIC_FLAG_INIT;void f(int n)
{for (int cnt 0; cnt 100; cnt) {while (lock.test_and_set(std::memory_order_acquire)) // acquire lock; // spinstd::cout Output from thread n \n;lock.clear(std::memory_order_release); // release lock}
}int main()
{std::vectorstd::thread v;for (int n 0; n 10; n) {v.emplace_back(f, n);}for (auto t : v) {t.join();}
}在上面的程序中std::atomic_flag 对象 lock 的上锁操作可以理解为 lock.test_and_set(std::memory_order_acquire); (此处指定了 Memory Order更多有关 Memory Order 的概念我会在后续的文章中介绍)解锁操作相当与 lock.clear(std::memory_order_release)。
在上锁的时候如果 lock.test_and_set 返回 false则表示上锁成功此时 while 不会进入自旋状态因为此前 lock 的标志位为 false(即没有线程对 lock 进行上锁操作)但调用 test_and_set 后 lock 的标志位为 true说明某一线程已经成功获得了 lock 锁。
解锁操作非常简单直接调用 lock.clear() 即可此后其他线程可以继续对该 std::atomic_flag 对象(lock)进行上锁和解锁操作。
如果在该线程解锁即调用 lock.clear(std::memory_order_release) 之前另外一个线程也调用 lock.test_and_set(std::memory_order_acquire) 试图获得锁则 test_and_set(std::memory_order_acquire) 返回 true则 while 进入自旋状态。如果获得锁的线程解锁即调用了 lock.clear(std::memory_order_release)之后另外某个线程试图调用 lock.test_and_set(std::memory_order_acquire) 并且返回 false则 while 不会进入自旋此时该线程也成功地获得了锁。
按照上面的分析我们知道在某种情况下 std::atomic_flag 对象可以当作一个简单的自旋锁使用。
