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C++11 引入了两个重要的同步机制用于多线程编程：std::atomic 和 std::mutex。它们各自适用于不同的并发控制需求，并在实现和使用上有很大的不同。
1. 目的和用途
std::atomic:- 设计目的：为原子操作提供支持，保证对变量的操作（如加载、存储、增加、减少等）是原子的，无需锁。
- 用途：适用于需要对单个变量进行并发访问并保持高性能的场景，如计数器、标志位等。
std::mutex:- 设计目的：提供互斥锁，用于保护共享资源，确保同一时刻只有一个线程可以访问某个资源。
- 用途：适用于复杂的临界区保护，需要确保某个代码段在任何时刻只能被一个线程执行，如保护复杂数据结构、文件操作等。
2. 性能和开销
std::atomic:- 性能：通常比
std::mutex更快，因为它利用了硬件提供的原子操作指令，操作开销相对较低。 - 开销：几乎没有上下文切换和内核态开销，所有操作都是在用户态完成的。
- 无锁特性：避免了锁竞争和线程阻塞，可以减少上下文切换的开销。
- 性能：通常比
std::mutex:- 性能：相对较慢，因为涉及上下文切换和内核态的开销。
- 开销：需要等待操作，存在线程阻塞的可能性，当线程数较多时容易产生竞争和死锁风险。
- 锁竞争：多个线程竞争同一个锁时会导致性能下降。
3. 易用性和代码复杂度
std::atomic:- 易用性：相对简单，只需对变量进行原子操作。
- 代码复杂度：适用于简单的变量操作，不适用于复杂的临界区保护。
std::mutex:- 易用性：相对复杂，需要显式地锁定和解锁。
- 代码复杂度：适用于复杂的临界区保护，需要更仔细地管理锁的生命周期和作用范围，而且要小心避免死锁。
4.使用示例
++操作并不是一个原子操作，该操作分为三步：
load：将共享变量n从内存加载到寄存器中。update：更新寄存器里面的值，执行+1操作。store：将新值从寄存器写回共享变量n的内存地址。
多个线程在同一个进程内工作，共享进程的资源，线程本身只拥有线程id、寄存器、线程栈。
因此可能当线程1刚将n的值加载到寄存器中就被切走了，也就是只完成了++操作的第一步，而线程2可能顺利完成了一次完整的++操作才被切走，而这时线程1继续用之前加载到寄存器中的值完成剩余的两步操作，最终就会导致两个线程分别对共享变量n进行了一次++操作，但最终n的值却只被++了一次。
因此需要加锁或者原子类：
#include <iostream> #include <thread> #include <atomic> std::atomic<int> atomic_count(0); std::mutex mtx; int count = 0; void atomic_increment() { for (int i = 0; i < 1000; ++i) { atomic_count++; } } void mutex_increment() { for (int i = 0; i < 1000; ++i) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); count++; } } int main() { std::thread t1(atomic_increment); std::thread t2(atomic_increment); t1.join(); t2.join(); std::cout << "Atomic count: " << atomic_count << std::endl; std::thread t3(mutex_increment); std::thread t4(mutex_increment); t3.join(); t4.join(); std::cout << "Mutex count: " << count << std::endl; return 0; } 
5.使用场景
std::atomic：适用于简单的、需要高性能的原子变量操作。例如计数器、单一标志等。std::mutex：适用于复杂的临界区保护，例如需要保护复杂的数据结构或资源的访问。
