先說結(jié)論：原子操作性能（速度）強(qiáng)于互斥鎖，下面用例子進(jìn)行說明。

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編寫測試demo，開啟兩個線程，對全局變量n分別進(jìn)行自增、自減操作，計算執(zhí)行時間。

首先看沒有用任何手段進(jìn)行互斥的情況，用文章《C++計算打印函數(shù)和代碼塊的執(zhí)行時間（支持所有類型函數(shù)）》中的方法進(jìn)行時間測量：

#include 
#include#include#include#include#include#includeusing namespace std;
#define TOTAL 100000000
int n = 0;


templateauto measure(T&& func, Args&&... args)->std::future::type>{
    using return_type = typename std::result_of::type;
    auto task = std::make_shared>(std::bind(std::forward(func), std::forward(args)...));
    std::futureres = task->get_future();
    auto begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    (*task)();
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto elapsed = std::chrono::duration_cast(end - begin);
    printf("執(zhí)行時間: % .3f seconds.\n", elapsed.count() * 1e-9);
    return res;
}


void funPlus()
{
    for (int i = 0; i< TOTAL; i++)
    {
        n++;
    }
}

void funMinus()
{
    for (int i = 0; i< TOTAL; i++)
    {
        n--;
    }
}

int main()
{
    measure([] {
        thread a(funPlus);
        thread b(funMinus);
        a.join();
        b.join();
        });

    cout<< "執(zhí)行結(jié)束，n的值為： "<< n<< endl;
	return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

執(zhí)行時間是0.541秒，是耗時最短的，但是由于沒有用互斥方法保護(hù)，所以臨界資源n的值不正確（正確的值應(yīng)該為0）。這是因為自增、自減操作不是原子的，編譯得到的匯編指令可能會對應(yīng)多條指令。所以我們得要對n這個臨界資源進(jìn)行互斥保護(hù)。

我們來看下使用原子操作std::atomic

#include 
#include#include#include#include#include#includeusing namespace std;
#define TOTAL 100000000
atomicn(0);


templateauto measure(T&& func, Args&&... args)->std::future::type>{
    using return_type = typename std::result_of::type;
    auto task = std::make_shared>(std::bind(std::forward(func), std::forward(args)...));
    std::futureres = task->get_future();
    auto begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    (*task)();
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto elapsed = std::chrono::duration_cast(end - begin);
    printf("執(zhí)行時間: % .3f seconds.\n", elapsed.count() * 1e-9);
    return res;
}


void funPlus()
{
    for (int i = 0; i< TOTAL; i++)
    {
        n++;
    }
}

void funMinus()
{
    for (int i = 0; i< TOTAL; i++)
    {
        n--;
    }
}

int main()
{
    measure([] {
        thread a(funPlus);
        thread b(funMinus);
        a.join();
        b.join();
        });

    cout<< "執(zhí)行結(jié)束，n的值為： "<< n<< endl;
	return 0;
}

執(zhí)行效果如下：

可以看到耗時為：5.261秒，n的值為0。也就是說耗時變長了，但是臨界資源n的值可以保證 一定正確。

我們再來看使用互斥鎖的情況：

#include 
#include#include#include#include#include#include#includeusing namespace std;
#define TOTAL 100000000
std::mutex g_mutex;
int n = 0;


templateauto measure(T&& func, Args&&... args)->std::future::type>{
    using return_type = typename std::result_of::type;
    auto task = std::make_shared>(std::bind(std::forward(func), std::forward(args)...));
    std::futureres = task->get_future();
    auto begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    (*task)();
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto elapsed = std::chrono::duration_cast(end - begin);
    printf("執(zhí)行時間: % .3f seconds.\n", elapsed.count() * 1e-9);
    return res;
}


void funPlus()
{
    for (int i = 0; i< TOTAL; i++)
    {
        std::lock_guardlock(g_mutex);
        n++;
    }
}

void funMinus()
{
    for (int i = 0; i< TOTAL; i++)
    {
        std::lock_guardlock(g_mutex);
        n--;
    }
}

int main()
{
    measure([] {
        thread a(funPlus);
        thread b(funMinus);
        a.join();
        b.join();
        });

    cout<< "執(zhí)行結(jié)束，n的值為： "<< n<< endl;
	return 0;
}

運(yùn)行效果如下：

可以看到執(zhí)行時間為27.762秒。執(zhí)行時間最長，但也能保持臨界資源n的值正確。

所以對于基本類型的臨界資源，我們進(jìn)行訪問時可以用原子操作代替互斥鎖，來提高性能。

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本文題目：C++原子操作和互斥鎖性能（速度）對比-創(chuàng)新互聯(lián)
網(wǎng)頁地址：http://chinadenli.net/article34/deeepe.html

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