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C++实现写锁

2023-07-11 17:36:11 深夜i -- --

C++ 写锁实现

在多线程编程中，我们经常需要对共享资源进行读写操作，为了保证数据的一致性和正确性，需要使用锁机制进行同步。写锁是一种加锁方式，它允许在获得锁的线程执行写操作时独占共享资源，其他线程必须等待写锁被释放才能访问。

在C++中，可以使用互斥锁（mutex）和读写锁（read-write lock）等机制来实现写锁。下面我们来看一下如何使用读写锁来实现写锁。

首先，我们需要定义一个读写锁变量，并初始化：


#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
class RWLock {
public:
  RWLock() : read_count(0), write_count(0) {}
  void acquire_read() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    cv.wait(lock, [this]() return write_count == 0; );
    read_count++;
  }
  void release_read() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    read_count--;
    if (read_count == 0) {
      cv.notify_all();
    }
  }
  void acquire_write() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    cv.wait(lock, [this]() return read_count == 0 && write_count == 0; );
    write_count++;
  }
  void release_write() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    write_count--;
    cv.notify_all();
  }
private:
  int read_count;
  int write_count;
};

上面的代码中，定义了一个RWLock类，其中包含了4个方法：acquire_read、release_read、acquire_write和release_write。这些方法分别表示获取读锁、释放读锁、获取写锁和释放写锁。

在获取读锁时，使用互斥锁mtx和条件变量cv来实现等待写锁被释放。在释放读锁时，同样需要先获取互斥锁，并修改读计数器read_count，当read_count为0时，通过条件变量cv来通知正在等待写锁的线程。

获取写锁时，同样需要等待读锁和写锁都没有被占用，这也是为了保证写锁时独占共享资源。在释放写锁时，同样先获取互斥锁，并通过条件变量cv来通知正在等待读写锁的线程。

最后，我们可以在使用共享资源时，使用上述定义的读写锁来实现对资源的访问控制：


RWLock rw_lock;
void write_data() {
  rw_lock.acquire_write();
  // write data
  rw_lock.release_write();
}
void read_data() {
  rw_lock.acquire_read();
  // read data
  rw_lock.release_read();
}

在这个例子中，我们定义了两个函数write_data和read_data，分别表示写入数据和读取数据，这些函数在访问共享资源时，使用acquire_write和acquire_read方法来获取读写锁，在访问结束后，调用release_write和release_read方法来释放锁。

总结来说，C++中使用读写锁可以方便地实现写锁机制，使得在多线程编程中，对共享资源的访问更加安全和高效。

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