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C++ 函数并发编程中的互斥体使用指南?

王林
发布: 2024-10-01 09:06:02
原创
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c++ 函数并发编程中的互斥体使用指南?

C++ 函数并发编程中的互斥体使用指南

简介

互斥体是同步原语,用于保护临界区,防止多个线程同时访问共享数据。在函数并发编程中,互斥体对于维护数据一致性至关重要。

互斥体的基本用法

以下是一个基本的互斥体使用示例:

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#include <mutex>

std::mutex m;

int shared_data = 0;

void thread_function() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
  shared_data++;
}
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  • std::mutex m;:创建一个互斥体对象 m
  • std::lock_guard<std::mutex> lock(m);:这是一个 RAII (资源获取即初始化)封装对象,用于获取互斥体的锁。它会自动在作用域结束时释放锁。

实战案例

考虑下面这个场景:有多个线程需要并发更新一个共享计数器 shared_counter。如果不使用互斥体,多个线程可能会同时访问计数器并导致数据损坏。

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#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex m;
int shared_counter = 0;

void increment_counter() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
  shared_counter++;
}

int main() {
  std::thread t1(increment_counter);
  std::thread t2(increment_counter);
  t1.join();
  t2.join();
  std::cout << "Shared counter: " << shared_counter << std::endl;
  return 0;
}
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在这个示例中:

  • std::thread t1(increment_counter);:创建第一个线程并分配 increment_counter 函数。
  • std::thread t2(increment_counter);:创建第二个线程并分配相同的函数。
  • t1.join();:等待第一个线程完成。
  • t2.join();:等待第二个线程完成。

输出将显示 Shared counter: 2,这表明互斥体成功地防止了数据损坏。

其他互斥体类型

除了标准互斥体 (std::mutex) 之外,C++ 还提供了其他类型的互斥体:

  • std::recursive_mutex:允许线程递归获取其自己的锁。
  • std::timed_mutex:可以在指定的时间量后超时。
  • std::recursive_timed_mutex:结合了递归互斥体和计时互斥体的特性。

选择正确的互斥体类型

选择正确的互斥体类型取决于特定场景的需求。对于大多数情况,可以使用标准互斥体。如果需要递归获取锁,可以使用递归互斥体。如果需要在给定的时间量后超时,可以使用计时互斥体。

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