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C++多线程中如何共享变量

2023-06-21 02:35:39 深夜i -- --

C++ 多线程共享变量同步互斥锁

在使用C++进行多线程编程时，如何共享变量是一个非常重要的问题。由于每个线程都具有自己的执行环境和调用栈，因此在多线程编程中，变量不能像单线程编程中那样直接使用。若所有的线程都直接访问变量，那么可能会出现在同一时刻多个线程同时进行写操作导致数据的不一致。

要解决这个问题，我们需要使用某种形式的同步或锁机制，以确保在同一时刻只有一个线程可以访问共享变量。以下是一些常用的方法：

1. 使用互斥锁

互斥锁是一种最常见的同步机制，它可以确保在任何时刻只有一个线程能够访问共享资源。线程在获取锁之前会一直阻塞，直到另一个线程释放该锁为止。我们可以使用C++标准库提供的std::mutex类来实现互斥锁。


#include <mutex>
std::mutex mtx;  // 创建互斥锁
// 在访问共享变量前加锁
mtx.lock();
// 访问共享变量
// ...
// 访问完成后解锁
mtx.unlock();

需要注意的是，在使用互斥锁时，我们应该尽量减少加锁的时间，以避免降低程序的性能。

2. 使用条件变量

条件变量是一种基于互斥锁实现的同步机制，它可以在共享变量满足某些条件时通知等待的线程。我们可以使用C++标准库提供的std::condition_variable类来实现条件变量。


#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::mutex mtx;  // 创建互斥锁
std::condition_variable cv; // 创建条件变量
// 等待条件变量满足
std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
cv.wait(lck, [](){return condition;});
// 条件满足后访问共享变量
// ...

需要注意的是，在使用条件变量时，我们需要先获取互斥锁，然后等待条件变量满足，访问共享变量并在完成后释放互斥锁。同时，我们还可以使用cv.notify_one()或cv.notify_all()来通知等待的线程。

3. 使用原子变量

原子变量是一种可以保证操作的原子性的变量，它可以在多个线程之间共享。我们可以使用C++标准库提供的std::atomic类来实现原子变量。


#include <atomic>
std::atomic<int> variable(0);  // 创建原子变量
// 访问原子变量并对其进行操作
variable++;

需要注意的是，在使用原子变量时，我们需要了解各种操作的原子性，以确保程序的正确性。

总结起来，以上是C++多线程中共享变量的几种常见方法：使用互斥锁、条件变量和原子变量。在实际开发过程中，我们需要根据具体情况选择合适的方法，并避免使用不同方法之间进行混合编程，以避免出现竞态条件等问题。

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