详解unary operator '++' used

发布时间:2023-05-20

一、什么是unary operator '++'?

unary operator ''是一种一元操作符,它可以对一个变量进行自增操作。在C中,'++'操作符有两个版本:prefix和postfix。

二、prefix和postfix的区别

prefix版本会先对变量进行自增操作,然后返回自增后的值;postfix版本则是先返回变量的值,再进行自增操作。

int i = 0;
cout << ++i;    //输出1,prefix版本
int j = 0;
cout << j++;    //输出0,postfix版本

三、unary operator '++'的使用场景

unary operator ''在C中广泛使用,特别是在循环语句中。

int i = 0;
while(i < 10) {
    cout << i << endl;
    i++;
}

以上代码可以简化为:

int i = 0;
while(i < 10) {
    cout << i++ << endl;
}

在这个例子中,使用‘++’不仅省略了i的自增操作,同时实现了更简洁的代码。

四、unary operator '++' used导致的问题

unary operator '++' used的常见问题是在多线程编程中由竞态条件引起。竞态条件是由两个或多个线程对同一个共享资源执行操作,且操作的交错执行会导致结果的不确定性。 考虑以下示例:

int i = 0;
thread t1([](){
    for(int j = 0; j < 1000000; j++) {
        i++;
    }
});
thread t2([](){
    for(int k = 0; k < 1000000; k++) {
        i++;
    }
});
t1.join();
t2.join();
cout << i << endl;

这段代码启动了两个线程分别对i进行自增操作,然后在主线程中输出最终结果。由于两个线程对i的操作交替进行,导致最终结果可能不是我们所期望的2000000。

五、如何解决unary operator '++' used导致的问题

解决竞态条件问题的方法有很多,这里介绍两种常用的方法。

Solution 1:互斥锁

互斥锁是最基本的同步工具,能够保证在同一时刻只有一个线程访问临界区。在这个例子中,我们可以使用一个互斥锁保护i:

int i = 0;
mutex mtx;
thread t1([&](){
    for(int j = 0; j < 1000000; j++) {
        mtx.lock();
        i++;
        mtx.unlock();
    }
});
thread t2([&](){
    for(int k = 0; k < 1000000; k++) {
        mtx.lock();
        i++;
        mtx.unlock();
    }
});
t1.join();
t2.join();
cout << i << endl;

以上代码中,线程t1和t2分别对i进行自增操作时,使用了一个互斥锁mtx来保护临界区。

Solution 2:原子操作

原子操作是一种特殊的操作,能够保证在同一时刻只有一个线程访问临界区。在C++11中,我们可以使用atomic类型来实现原子操作:

atomic<int> i(0);
thread t1([&](){
    for(int j = 0; j < 1000000; j++) {
        i++;
    }
});
thread t2([&](){
    for(int k = 0; k < 1000000; k++) {
        i++;
    }
});
t1.join();
t2.join();
cout << i << endl;

以上代码中,atomic<int> i(0)定义了一个原子变量i,并初始化为0。线程t1和t2分别对i进行自增操作时,使用了自增操作符'++',这个操作是原子的。

六、小结

本文详细阐述了unary operator '++'的使用方法和在多线程编程中的竞态条件问题,介绍了使用互斥锁和原子操作两种解决方案。