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《C++多线程同步-临界区》
2023-07-12 17:59:12 深夜i     --     --
C++ 多线程 同步 临界区 并发编程

C++多线程是一个非常强大而又复杂的编程语言,而对于多线程同步来说,最基本的机制就是临界区。

临界区是指一段代码在同一时间只能由一个线程执行,保证了代码执行的互斥性,从而保证了数据的正确性。

举个例子,当多个线程需要访问同一块共享内存时,如果这些线程不加控制地同时访问,就可能会产生数据的竞态条件。而使用临界区可以防止多个线程同时访问共享内存,从而消除竞态条件。

C++提供了多种临界区机制,其中最常用的是互斥对象。互斥对象是一个系统对象,当一个线程进入临界区时,该对象被锁定,其他线程尝试进入该临界区时会被阻塞,直到当前线程离开临界区并释放该对象。

以下代码示例展示了如何使用互斥对象来保证线程同步:


#include <iostream>

#include <thread>

#include <mutex>

std::mutex mtx; // 定义互斥对象

void foo(int id) {

  mtx.lock(); // 进入临界区前需要先锁定互斥对象

  std::cout << "Thread " << id << " is executing...\n";

  mtx.unlock(); // 离开临界区时需要解锁互斥对象

}

int main() {

  std::thread t1(foo, 1);

  std::thread t2(foo, 2);

  t1.join();

  t2.join();

  return 0;

}

在上面的示例代码中,我们定义了一个互斥对象mtx,然后在多个线程执行的函数foo中,用lock()函数锁定互斥对象,以保证同一时间只有一个线程可以执行临界区代码。在函数执行结束时,使用unlock()函数解锁互斥对象,以便其他线程可以进入临界区。

当我们运行这个程序时,会发现输出结果类似于下面这样:


Thread 1 is executing...

Thread 2 is executing...

可以看出,线程1和线程2的执行顺序是不确定的,但保证了同一时间只有一个线程访问临界区。

除了互斥对象,C++还提供了其他多种同步机制,例如条件变量、信号量、屏障等等。不同的同步机制适用于不同的场景,要根据实际情况来选择合适的同步机制。

总之,对于多线程编程来说,临界区是一个不可避免的问题。掌握临界区的基本原理和使用方法对于编写高质量的多线程程序非常重要。

  
  

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