Detaillierte Erläuterung der Synchronisationsprimitive in der gleichzeitigen C++-Programmierung

Bei der C++-Multithread-Programmierung besteht die Rolle von Synchronisationsprimitiven darin, die Korrektheit mehrerer Threads sicherzustellen, die auf gemeinsam genutzte Ressourcen zugreifen. Dazu gehören: Mutex (Mutex): schützt gemeinsam genutzte Ressourcen und verhindert den gleichzeitigen Zugriff; wartet auf die Erfüllung bestimmter Bedingungen, bevor die Ausführung fortgesetzt wird; stellt sicher, dass die Operation unterbrechungsfrei ausgeführt wird.

Detaillierte Erläuterung der Synchronisationsprimitive in der gleichzeitigen C++-Programmierung

Bei der Multithread-Programmierung sind Synchronisationsprimitive von entscheidender Bedeutung, da sie die Korrektheit sicherstellen können, wenn mehrere Threads auf gemeinsam genutzte Ressourcen zugreifen. C++ bietet einen umfangreichen Satz an Synchronisationsprimitiven, einschließlich Mutex-Sperren, Bedingungsvariablen und atomaren Operationen.

Mutex (Mutex)

Mutex ist ein Synchronisationsmechanismus zum Schutz gemeinsam genutzter Ressourcen. Wenn ein Thread eine Mutex-Sperre erhält, werden andere Threads blockiert, bis die Mutex-Sperre aufgehoben wird. In C++ können Sie die Klasse std::mutex verwenden, um eine Mutex-Sperre zu implementieren: std::mutex 类来实现互斥锁：

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

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

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

Bedingungsvariable

Die Bedingungsvariable ermöglicht es einem Thread, auf die Erfüllung einer bestimmten Bedingung zu warten, bevor er fortfährt ausführen . In C++ können Sie die Klasse std::condition_variable verwenden, um Bedingungsvariablen zu implementieren:

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

Atomere Operationen

Atomere Operationen garantieren, dass eine Operation unterbrechungsfrei ausgeführt wird. In C++ können Sie die atomare Bibliothek verwenden, um atomare Operationen auszuführen:

std::atomic<int> 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<std::mutex> lock(mtx);
        std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(write_thread);
    std::thread t2(read_thread);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

🎜Praktischer Fall🎜🎜🎜Stellen Sie sich ein Programm mit einem gemeinsamen Zähler und einem Schreibthread vor. Der schreibende Thread muss den Zähler atomar erhöhen, während der lesende Thread den Zähler geschützt lesen muss: 🎜rrreee

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