Was sind die gängigen Thread-Synchronisationsmechanismen in der C++-Multithread-Programmierung?

In der C++-Multithread-Programmierung sind Thread-Synchronisationsmechanismen unerlässlich. Es gibt drei Haupttypen: Mutex (Mutex): Wird zum Schutz des exklusiven Zugriffs auf gemeinsam genutzte Ressourcen verwendet. Bedingungsvariable: Wird verwendet, um den Thread darüber zu informieren, dass eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Lese-/Schreibsperre: Ermöglicht mehreren Threads das gleichzeitige Lesen gemeinsam genutzter Daten, es kann jedoch jeweils nur ein Thread schreiben.

Thread-Synchronisationsmechanismus in der C++-Multithread-Programmierung

Bei der Multithread-Programmierung ist der Synchronisationsmechanismus von entscheidender Bedeutung, um Datenrennen zu vermeiden und Thread-Sicherheit zu gewährleisten. Im Folgenden sind einige gängige Thread-Synchronisationsmechanismen in C++ aufgeführt:

Mutex (Mutex)

Mutex ist ein Synchronisationsmechanismus auf niedriger Ebene, der zum Schutz des exklusiven Zugriffs auf gemeinsam genutzte Ressourcen verwendet wird. Dadurch kann jeweils nur ein Thread auf kritische Abschnitte (Codeblöcke, die eine Synchronisierung erfordern) zugreifen.

std::mutex m;

void critical_section() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
  // 临界区代码
}

Bedingungsvariable

Bedingungsvariable wird verwendet, um einen Thread darüber zu informieren, dass ein anderer Thread eine bestimmte Bedingung erfüllt. Ein Thread kann mithilfe der Methode wait() auf eine Bedingung warten, während ein anderer Thread diese mithilfe der Methode notify_one() oder notify_all() signalisieren kann Methode. wait() 方法等待条件，而另一个线程可以使用 notify_one() 或notify_all() 方法发出信号。

std::condition_variable cv;
bool condition_met = false;

void wait_for_condition() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  cv.wait(lock, []() { return condition_met; });
}

void signal_condition() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
  condition_met = true;
  cv.notify_one();
}

读写锁 (Read-Write Lock)

读写锁允许多个线程同时读取共享数据，但一次只能有一个线程写入共享数据。

std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(m, std::shared_lock<std::shared_mutex>::defer_lock);

实战案例：共享计数器

考虑一个共享计数器，需要同时支持多个线程的增量和获取操作：

class SharedCounter {
  std::mutex mutex_;
  int count_;

public:
  void increment() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
    ++count_;
  }

  int get() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
    return count_;
  }
};

在这个例子中，mutex_ 互斥锁用于保护 count_ 变量。每个线程都可以通过 increment() 方法独立增量计数器，并且可以通过 get()rrreee

🎜Lese-Schreib-Sperre (Lese-Schreib-Sperre)🎜🎜🎜Mit der Lese-Schreib-Sperre können mehrere Threads gleichzeitig gemeinsam genutzte Daten lesen, aber jeweils nur ein Thread kann gemeinsam genutzte Daten schreiben. 🎜rrreee🎜🎜Praktischer Fall: Gemeinsamer Zähler🎜🎜🎜Stellen Sie sich einen gemeinsamen Zähler vor, der Inkrementierungs- und Erfassungsvorgänge mehrerer Threads gleichzeitig unterstützen muss: 🎜rrreee🎜In diesem Beispiel die Mutex-Sperre mutex_ wird verwendet, um die Variable count_ zu schützen. Jeder Thread kann den Zähler unabhängig über die Methode increment() erhöhen und den aktuellen Wert über die Methode get() lesen. 🎜

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