C语言学习:原子操作

什么是原子操作?

原子操作是不可分割的,在执行完毕之前不会被任何其它任务或事件中断,可以视为最小的操作单元,因此称为原子操作(个人认为叫"原子级操作更为形象")。
(可以是一条指令,也可以是一系列整体性操作)

在编程语言中一般分为两种情况(两种都应该满足):

1) 在单线程中, 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是" 原子操作",因为中断只能发生于指令之间。(多体现在单条汇编指令语句中)

2) 在多线程中,不能被其它进程(线程)打断的操作就叫原子操作。

为什么存在原子操作?

在多核处理器的机器上,对于同一个变量值所存在的内存区域可能被多个CPU短时间内同时访问,从而导致该值得不稳定性。例如在多线程中,初始化i=0,对于i++这个操作,同时有2个线程对其进行了调用则有可能导致第一个线程用时i的值为2。(详解如下)

i++是否为原子操作?

i++的操作分为三步:

①内存访问,读取i变量的值到CPU的寄存器中
②使寄存器中的值+1
③将寄存器中的值写回到内存

由此可见,i++并不是原子操作,在没有线程保护的多线程处理器中,每一步都有可能被外部中断给打断,从而影响到 i 的值。

在上一问中,2个线程同时调用了i++,i直接从0变为2,则极有可能是线程1在寄存器中使得i自增1的同时线程2也在做此操作,因此当取出寄存器中i的值到内存时,i 不知不觉被加了2次。