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如何实现C++多线程有序执行
2023-07-04 17:55:23 深夜i     --     --
C++ 多线程 有序执行 条件变量

C++多线程编程已经成为了现代计算机开发的基本要求。然而,由于多线程环境下的并发执行,很容易造成程序逻辑的混乱和数据竞争的问题,因此如何实现有序的多线程执行成为了很多开发者面临的困难。

本文将从两个方面介绍如何实现C++多线程有序执行:一是使用互斥锁(Mutex)实现线程同步;二是使用原子操作(Atomic)实现线程同步。

第一种方法使用互斥锁实现线程同步

互斥锁是一种最常用的线程同步机制,可以在C++11的标准库中找到。当一个线程获得了“互斥锁”,其他线程就不能再获得锁,只能等待释放锁的线程执行完成后才能获取锁。

可以通过下面的代码实现多线程有序执行:


#include <iostream>

#include <thread>

#include <mutex>

std::mutex mtx;

void thread_function(int val)

{

  mtx.lock();

  std::cout << "Executing Thread " << val << std::endl;

  mtx.unlock();

}

int main()

{

  std::thread t1(thread_function, 1);

  std::thread t2(thread_function, 2);

  t1.join();

  t2.join();

  return 0;

}

在上面的代码中,我们首先定义了一个互斥锁对象`mtx`,然后在`thread_function`中使用了`mtx`来保证两个线程的有序执行。

第二种方法使用原子操作实现线程同步

除了互斥锁之外,C++还提供了一种更加高效的多线程同步机制——原子操作。原子操作是指在不被打断的情况下进行的一系列操作,保证此过程中不会出现线程安全问题。

下面是使用原子操作实现多线程有序执行的例子代码:


#include <iostream>

#include <thread>

#include <atomic>

std::atomic<bool> flag{false};

void thread_function(int val)

{

  while (!flag.load(std::memory_order_acquire));

  std::cout << "Executing Thread " << val << std::endl;

  flag.store(false, std::memory_order_release);

}

int main()

{

  std::thread t1(thread_function, 1);

  std::thread t2(thread_function, 2);

  flag.store(true, std::memory_order_release);

  t1.join();

  t2.join();

  return 0;

}

在上述的代码中,我们首先定义了一个原子标志`flag`,用于表示当前是否可以执行线程。在`thread_function`中,我们使用`while(!flag.load(std::memory_order_acquire));`语句来等待`flag`状态变为`true`,然后执行相应的代码。最后在`main`函数中,我们使用`flag.store(true, std::memory_order_release)`语句来使两个线程准备好执行。

总结

通过以上的介绍可以看出,互斥锁和原子操作都可以用来实现C++多线程有序执行的问题。相对来说,互斥锁在代码实现上更直观一些,但会带来一定的性能损失;原子操作虽然更加高效,但在使用上需要额外考虑一些问题。因此,根据实际的应用场景,选择适合自己的多线程同步机制非常重要。

  
  

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