C++线程安全链表：保障并发操作的数据结构
2023-06-29 02:49:57
深夜i
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C++
线程安全
链表
并发操作
数据结构
线程安全链表是一个可以同时支持多个线程对其中的数据进行读写操作的数据结构，非常适合并发编程的需求。C++作为一门面向对象的编程语言，其STL提供了一种基本的链表数据结构——std::list，然而std::list并不是线程安全的，因为它没有提供对于并发访问的保障。
针对此种情况，C++中的线程库提供了std::mutex、std::lock_guard、std::unique_lock等功能，可以在多线程环境下保证对链表的操作是线程安全的。基于这些库，我们可以实现一个线程安全链表。
在实现线程安全链表时，需要注意以下几点：
1.插入、删除操作需要保护链表结构
由于插入、删除操作会对链表结构产生修改，所以它们需要保护链表结构以避免竞争条件的出现。可以使用std::mutex来实现这个目的，它可以锁定链表的某个节点或者整个链表。
std::mutex mtx;
...
std::unique_lock
if (should_insert_node()) {
insert_node();
}
2.从链表中查找节点需要在锁定后进行
在多线程环境下，可能存在多个线程同时对链表进行节点查找的情况，如果这些线程没有进行同步，会导致意外的结果。因此，在查找节点之前需要锁定整个链表，以避免意外的并发访问。
std::unique_lock
auto iter = find_node();
...
3.链表的迭代器需要进行保护
迭代器并不是线程安全的，即使在单线程环境下，迭代器指向的节点会被其他操作所修改造成意外的情况。在多线程环境下，迭代器的非安全性更为显著。因此，在对链表进行迭代操作时，需要对迭代器进行锁定以保证安全。
std::unique_lock
for (auto iter = begin(); iter != end(); ++iter)
...
综上，线程安全链表是一个非常重要的数据结构，在多线程编程中有着广泛的应用。通过C++中提供的std::mutex、std::lock_guard、std::unique_lock等功能，我们可以轻松实现一个线程安全的链表，确保数据的并发访问操作不会出现意外。
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