使用互斥锁、原子操作、条件变量和线程局部存储可安全管理C++多线程共享内存。示例包括:std::mutex与std::lock_guard保护共享数据;std::atomic实现无锁计数;std::condition_variable协调生产者-消费者通信;thread_local避免共享。应根据场景选择合适机制以确保线程安全。

在C++多线程程序中,多个线程访问同一块共享内存时,容易引发数据竞争和未定义行为。要安全地管理共享内存,必须通过同步机制确保任意时刻只有一个线程能修改数据,或在特定条件下协调读写操作。
最常见的方式是使用互斥锁来防止多个线程同时访问共享内存。
通过 std::mutex 和 std::lock_guard 或 std::unique_lock,可以自动加锁和释放锁,避免忘记解锁导致死锁。
示例:
#include <thread>
#include <mutex>
#include <vector>
std::vector<int> shared_data;
std::mutex data_mutex;
void add_data(int value) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex);
shared_data.push_back(value);
}
int main() {
std::thread t1(add_data, 1);
std::thread t2(add_data, 2);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
每次对 shared_data 的修改都由 lock_guard 保证原子性,避免了数据竞争。
立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;
对于简单的共享变量(如计数器),可以使用 std::atomic 避免加锁开销。
原子操作保证读写是不可分割的,适合标志位、计数等场景。
示例:
#include <atomic>
#include <thread>
std::atomic<int> counter{0};
void increment() {
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
counter.fetch_add(1);
}
}
int main() {
std::thread t1(increment);
std::thread t2(increment);
t1.join();
t2.join();
// counter 正确等于 2000
return 0;
}
当线程需要等待共享数据达到某种状态时,可结合 std::condition_variable 和互斥锁实现等待-通知机制。
典型用于生产者-消费者模型。
示例:
#include <queue>
#include <condition_variable>
std::queue<int> message_queue;
std::mutex queue_mutex;
std::condition_variable cv;
bool finished = false;
void consumer() {
while (true) {
std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
cv.wait(lock, [] { return !message_queue.empty() || finished; });
if (finished && message_queue.empty()) break;
int msg = message_queue.front();
message_queue.pop();
lock.unlock();
// 处理消息
printf("Consumed: %d\n", msg);
}
}
void producer() {
for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mutex);
message_queue.push(i);
}
cv.notify_one();
}
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mutex);
finished = true;
}
cv.notify_one();
}
消费者在队列为空时等待,生产者添加数据后通知消费者,避免忙等待。
最安全的方式是尽量减少共享状态。可使用 thread_local 让每个线程拥有独立副本。
或采用消息传递模型(如使用无锁队列),线程间不直接共享数据,而是通过传递所有权来通信。
示例 thread_local:
thread_local int thread_id = 0;
void set_id(int id) {
thread_id = id;
printf("Thread %d running\n", thread_id);
}
每个线程有自己的 thread_id 副本,无需同步。
基本上就这些。关键是根据场景选择合适的同步方式:互斥锁保护复杂数据结构,原子变量处理简单共享变量,条件变量协调等待,尽量减少共享以提升性能和安全性。
以上就是C++如何在多线程中管理共享内存的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
每个人都需要一台速度更快、更稳定的 PC。随着时间的推移,垃圾文件、旧注册表数据和不必要的后台进程会占用资源并降低性能。幸运的是,许多工具可以让 Windows 保持平稳运行。
Copyright 2014-2025 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号