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C++中实现线程间的数据共享

2023-07-08 11:24:14 深夜i -- --

C++ 线程数据共享

C++是一种高级编程语言，已经成为了许多软件开发项目的首选语言。在C++开发中，线程是一个非常重要的概念，可以实现多任务并发执行。但是，在多个并发执行的线程中，数据的共享和同步问题仍然是非常关键的。因此，在本文中，我们将探讨如何在C++中实现线程间的数据共享。

一、使用互斥锁

互斥锁是一种并发编程同步原语，可保护共享资源免受并发访问的影响。在C++中，可以使用mutex类来实现互斥锁。当一个线程想要访问共享变量时，它必须先获取互斥锁。如果另一个线程已经获取了锁，则当前线程必须等待直到另一个线程释放锁。

下面是一个示例代码，演示了如何使用互斥锁实现线程间的数据共享：

 c++
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;
mutex mtx;
int shared_var = 0;
void increment_shared_var(int n)
{
  for (int i = 0; i < n; ++i) {
    mtx.lock();
    ++shared_var;
    mtx.unlock();
  }
}
int main()
{
  thread t1(increment_shared_var, 1000000);
  thread t2(increment_shared_var, 1000000);
  t1.join();
  t2.join();
  cout << "shared_var = " << shared_var << endl;
  return 0;
}

在这个示例中，我们使用了mutex互斥锁来保护shared_var共享变量。两个线程t1和t2会调用increment_shared_var函数，在函数中对shared_var变量进行加操作。使用互斥锁可以确保每个线程在访问共享变量之前获取了锁，并在其访问结束时释放了锁。这样就可以避免两个线程同时写入shared_var的情况。最后，我们输出shared_var的值，并保证其等于2000000。

二、使用信号量

信号量是一个计数器，用于控制多任务访问共享资源。在C++中，可以使用简单的信号量类实现信号量。当一个线程希望访问共享资源时，它必须等待信号量计数为1。如果计数为0，则线程将阻塞在该信号量上，直到另一个线程释放信号量为止。

下面是一个示例代码，演示了如何使用信号量实现线程间的数据共享：

 c++
#include <iostream>
#include <thread>
#include <semaphore.h>
using namespace std;
sem_t sem;
int shared_var = 0;
void increment_shared_var(int n)
{
  for (int i = 0; i < n; ++i) {
    sem_wait(&sem);
    ++shared_var;
    sem_post(&sem);
  }
}
int main()
{
  sem_init(&sem, 0, 1);
  thread t1(increment_shared_var, 1000000);
  thread t2(increment_shared_var, 1000000);
  t1.join();
  t2.join();
  sem_destroy(&sem);
  cout << "shared_var = " << shared_var << endl;
  return 0;
}

在这个示例中，我们使用了semaphore信号量来保护shared_var共享变量。两个线程t1和t2调用increment_shared_var函数，在函数中对shared_var变量进行加操作。将信号量计数设置为1，可以确保只有一个线程可以访问共享资源。在访问之前调用sem_wait操作，并在访问之后调用sem_post操作。操作保证只有在计数为1时才会执行，从而避免了两个线程同时写入shared_var的情况。最后，我们输出shared_var的值，并保证其等于2000000。

综上所述，使用互斥锁和信号量是在C++中实现线程间的数据共享的两种常见方法。需要根据具体的情况选择使用哪种同步机制，以确保数据共享的正确性和效率。

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