C++ 并发编程中的同步原语详解

在 c++++ 多线程编程中,同步原语的作用是保证多个线程访问共享资源时的正确性,它包括:互斥锁(mutex):保护共享资源,防止同时访问;条件变量(condition variable):线程等待特定条件满足才继续执行;原子操作:保证操作以不可中断的方式执行。

C++ 并发编程中的同步原语详解

C++ 并发编程中的同步原语详解

在多线程编程中,同步原语是至关重要的,它可以保证多个线程访问共享资源时的正确性。C++ 提供了丰富的同步原语,包括互斥锁、条件变量和原子操作。

互斥锁 (Mutex)

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互斥锁是一个用于保护共享资源的同步机制。当一个线程获得互斥锁后,其他线程将被阻塞,直到互斥锁被释放。在 C++ 中,可以使用 std::mutex 类来实现互斥锁:

std::mutex mtx;// ...{    // 获取互斥锁    std::lock_guard lock(mtx);    // 临界区} // 互斥锁在离开作用域时自动释放

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条件变量 (Condition Variable)

条件变量允许线程等待某个特定条件满足才继续执行。在 C++ 中,可以使用 std::condition_variable 类来实现条件变量:

std::condition_variable cv;// ...{    std::unique_lock lock(mtx);    // 等待条件满足    cv.wait(lock);    // 执行条件满足后要执行的代码}

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原子操作

原子操作保证一个操作以不可中断的方式执行。在 C++ 中,可以使用 atomic 库来进行原子操作:

std::atomic counter;// ...counter++; // 原子地增加 counter 的值

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实战案例

考虑一个有共享计数器和写入线程的程序。写入线程需要原子地增加计数器,而读取线程需要保护地读取计数器:

std::atomic counter;std::mutex mtx;// 写入线程void write_thread() {    while (true) {        // 原子地增加计数器        counter++;    }}// 读取线程void read_thread() {    while (true) {        // 保护地读取计数器        std::lock_guard lock(mtx);        std::cout 

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