如何在 C++ 函数中实现线程安全的数据结构？-C++-PHP中文网

如何在 C++ 函数中实现线程安全的数据结构？

王林

发布： 2024-04-27 08:33:02

原创

1002人浏览过

如何在 c++++ 函数中实现线程安全的数据结构？使用互斥锁保护临界区（共享数据）。线程安全的动态数组示例：使用互斥锁保护 std::vector 中的数据。实战案例：线程安全的队列，使用互斥锁和条件变量实现消息队列的线程安全。

如何在 C++ 函数中实现线程安全的数据结构？

如何在 C++ 函数中实现线程安全的数据结构？

在多线程应用程序中，并发访问共享数据可能会导致竞态条件和数据损坏。因此，至关重要的是对共享的数据结构进行线程安全，以确保每个线程都能安全地访问和修改数据。

实现线程安全数据结构的一种简单方法是使用互斥锁。互斥锁是一种同步原语，它允许一次只有一个线程访问临界区（共享数据）。以下代码示例展示了如何使用互斥锁保护动态数组中的数据：

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

PHP5 和 MySQL 圣经

本书是全面讲述PHP与MySQL的经典之作，书中不但全面介绍了两种技术的核心特性，还讲解了如何高效地结合这两种技术构建健壮的数据驱动的应用程序。本书涵盖了两种技术新版本中出现的最新特性，书中大量实际的示例和深入的分析均来自于作者在这方面多年的专业经验，可用于解决开发者在实际中所面临的各种挑战。

466

查看详情

#include <mutex>
#include <vector>

std::mutex m;

// 线程安全的动态数组
class ThreadSafeVector {
public:
    void push_back(int value) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
        v.push_back(value);
    }
    
    int get(size_t index) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
        return v[index];
    }

private:
    std::vector<int> v;
};

int main() {
    ThreadSafeVector v;
    v.push_back(1);
    int value = v.get(0);
    // ...
}

登录后复制

此示例中，std::lock_guard 用作 RAII（资源获取即初始化）封装，它在进入临界区时自动获取互斥锁，并在退出临界区时自动释放互斥锁。这确保了在同一时间只有一个线程能访问 v 向量。

实战案例：线程安全的队列

假设我们有一个多线程应用程序，线程需要共享一个消息队列。为了使队列线程安全，可以使用互斥锁和条件变量来实现：

#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>

std::mutex m;
std::condition_variable cv;

class ThreadSafeQueue {
public:
    void push(int value) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
        q.push(value);
        cv.notify_one();
    }
    
    int pop() {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
        cv.wait(lock, [this]{ return !q.empty(); });
        int value = q.front();
        q.pop();
        return value;
    }

private:
    std::queue<int> q;
};

int main() {
    ThreadSafeQueue q;
    // ...
}

登录后复制

在这种情况下，std::condition_variable 用于通知线程队列中是否有新的消息。std::unique_lock 用于锁定和解锁互斥锁，同时还可以通过 cv.wait() 方法使线程进入休眠状态，直到队列中有新消息。

以上就是如何在 C++ 函数中实现线程安全的数据结构？的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！