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如何实现C++多线程读写同一个对象？

2023-07-09 09:35:11 深夜i -- --

C++ 多线程读写同一对象实现

在C++编程中，多线程读写同一个对象是常见的需求。然而，正确地实现多线程读写同一个对象并确保线程安全并不容易。本文将介绍几种实现C++多线程读写同一个对象的方法。

1. 互斥锁

使用互斥锁是最基本的实现方法。互斥锁可以确保同一时刻只有一个线程可以访问对象。例如，如果一个线程正在写入对象，其他线程就不能同时读取或写入对象。在C++11中，可以使用std::mutex类实现互斥锁。示例代码如下：


#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
class MyClass {
public:
  void setValue(int value) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
    m_value = value;
  }
  int getValue() const {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
    return m_value;
  }
private:
  int m_value;
  mutable std::mutex m_mutex;
};
int main() {
  MyClass obj;
  // write to object in one thread
  std::thread writer([&](){
    obj.setValue(42);
  });
  // read from object in another thread
  std::thread reader([&](){
    std::cout << "Value read from object: " << obj.getValue() << std::endl;
  });
  writer.join();
  reader.join();
  return 0;
}

2. 读写锁

使用读写锁可以提高程序的性能。在读取对象时，多个线程可以同时读取对象，而在写入对象时，只有一个线程可以写入对象，其他线程必须等待。在C++11中，可以使用std::shared_mutex类实现读写锁。示例代码如下：


#include <iostream>
#include <thread>
#include <shared_mutex>
class MyClass {
public:
  void setValue(int value) {
    std::lock_guard<std::shared_mutex> lock(m_mutex);
    m_value = value;
  }
  int getValue() const {
    std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(m_mutex);
    return m_value;
  }
private:
  int m_value;
  mutable std::shared_mutex m_mutex;
};
int main() {
  MyClass obj;
  // write to object in one thread
  std::thread writer([&](){
    obj.setValue(42);
  });
  // read from object in another thread
  std::thread reader([&](){
    std::cout << "Value read from object: " << obj.getValue() << std::endl;
  });
  writer.join();
  reader.join();
  return 0;
}

3. 原子变量

原子变量是一种线程安全的类型，可以在多线程环境下原子地读取和写入变量。在C++11中，可以使用std::atomic类实现原子变量。示例代码如下：


#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
class MyClass {
public:
  void setValue(int value) {
    m_value.store(value, std::memory_order_relaxed);
  }
  int getValue() const {
    return m_value.load(std::memory_order_relaxed);
  }
private:
  std::atomic<int> m_value;
};
int main() {
  MyClass obj;
  // write to object in one thread
  std::thread writer([&](){
    obj.setValue(42);
  });
  // read from object in another thread
  std::thread reader([&](){
    std::cout << "Value read from object: " << obj.getValue() << std::endl;
  });
  writer.join();
  reader.join();
  return 0;
}

以上就是实现C++多线程读写同一个对象的几种方法。但是，需要注意的是，正确地实现多线程读写同一个对象并不容易，并且需要谨慎地处理内存模型和同步问题。因此，在实现多线程读写同一个对象时，建议使用现有的C++库，如boost或Qt等，或者使用已经被广泛测试的开源库，如Google的glog和gflags。

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