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C++ 多线程编程的关键概念是如何同步线程的?

王林
发布: 2024-05-26 09:33:01
原创
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c++++ 多线程同步关键概念:互斥锁:确保临界区只能由一个线程访问。条件变量:线程可在特定条件满足时被唤醒。原子操作:不可中断的单一 cpu 指令,保证共享变量修改的原子性。

C++ 多线程编程的关键概念是如何同步线程的?

C++ 多线程编程的关键概念:线程同步

线程同步是多线程编程中至关重要的一环,它确保多个线程可以安全地访问共享资源,避免竞争和数据损坏。以下介绍 C++ 中实现线程同步的关键概念:

互斥锁:

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互斥锁(mutex)是一种访问控制机制,它允许一次只能有一个线程访问临界区,即需要同步访问的代码区域。使用互斥锁可以防止多个线程同时修改共享变量,造成数据损坏。

std::mutex mtx;  // 定义互斥锁对象

void someFunction() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 在进入临界区前加锁
    // 访问临界区代码
}
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条件变量:

条件变量允许线程在特定条件满足时被唤醒。这在协作式多线程编程中非常有用,例如当一个线程在等待另一个线程产生数据时。

std::condition_variable cv;  // 定义条件变量对象
std::mutex mtx;  // 关联的互斥锁对象

void produce() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 加锁
    // 产生数据
    cv.notify_all();  // 通知所有等待此条件的线程
}

void consume() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);  // 加锁
    cv.wait(lock);  // 等待 `produce()` 函数生产数据
    // 消费数据
}
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原子操作:

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原子操作是不可被其他线程中断的单个 CPU 指令,可以确保对共享变量的修改是原子的。

std::atomic<int> count;  // 定义原子变量

void incrementCount() {
    count++;  // 原子方式增加 `count`
}
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实战案例:

考虑以下多线程程序:

std::vector<int> numbers;  // 共享的整型数组

void addNumber(int n) {
    numbers.push_back(n);
}

int main() {
    std::thread t1(addNumber, 1);
    std::thread t2(addNumber, 2);
    t1.join();
    t2.join();
    
    std::cout << "Numbers in the vector: ";
    for (int n : numbers) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    return 0;
}
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在这个例子中,numbers 数组是共享资源,多个线程可以并发访问。如果不采取同步措施,可能会出现竞争条件,导致数据损坏。

为了安全地访问数组,我们可以使用互斥锁:

void addNumber(int n) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 在访问数组前加锁
    numbers.push_back(n);
}
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这样,一次只能有一个线程访问数组,确保数据的完整性。

输出:

Numbers in the vector: 1 2 
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以上就是C++ 多线程编程的关键概念是如何同步线程的?的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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