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CAS与原子操作

时间:2025/7/10 21:44:05来源:https://blog.csdn.net/2303_77208351/article/details/141970391 浏览次数:0次
什么是原子操作?
  • 原子操作是一种在执行过程中不会被中断的操作。它要么完全执行成功,要么完全不执行,确保在操作完成之前其他线程不会看到操作的中间状态。
原子操作的实现
  1. CAS

    • CAS是由 CPU 提供的原子指令。在硬件级别上确保操作的原子性。不涉及上下文切换,性能高
    • 主要用途:单个变量更新
  2. posix锁机制:mutex互斥锁、spinlock自旋锁

    • 互斥锁依赖CAS,且涉及上下文切换,开销大
    • 主要用途:保护代码临界区,涉及多条cpu指令和变量的更新
  3. std::atomic

    • C++ 提供了 std::atomic 类,即原子变量。它封装了底层的原子指令c++对原子变量的操作确保原子性

    • 基于cas实现

    • std::atomic 的内存序

    • std::atomic 还提供了内存序(memory ordering)选项,这决定了原子操作的可见性和顺序约束。例如:

    • memory_order_relaxed:不提供额外的同步或顺序保证。

    • memory_order_acquire:保证在原子操作之前的操作对当前线程可见。

    • memory_order_release:保证在原子操作之后的操作对其他线程可见。

    • memory_order_acq_rel:同时保证 acquire 和 release 语义。

    • memory_order_seq_cst:提供最严格的顺序保证。

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