Fehlt C 0x Semaphoren und welche Alternativen gibt es für die Thread-Synchronisierung?

Fehlen C 0x Semaphoren? Eine Lösung für die Thread-Synchronisierung

Im Bereich der Multithread-Programmierung sind Synchronisierungsmechanismen unerlässlich, um den Zugriff auf gemeinsam genutzte Ressourcen zu koordinieren und die Integrität der Programmausführung sicherzustellen. Semaphoren sind zu diesem Zweck ein gängiges Werkzeug, das es Threads ermöglicht, auf der Grundlage spezifischer Bedingungen zu warten oder sich gegenseitig Signale zu senden.

Mit der Einführung von C 0x wurde jedoch spekuliert, dass Semaphore obsolet werden könnten. Stimmt das, und wenn ja, welche Alternativen gibt es für die Thread-Synchronisierung in C 0x?

Entmystifizierung des C 0x-Semaphor-Mythos

C 0x stellt Semaphoren nicht explizit als Kernfunktion bereit. Stattdessen wird eine vielseitigere und effizientere Lösung eingeführt: Bedingungsvariablen gepaart mit Mutexes. Diese Kombination ermöglicht es Entwicklern, benutzerdefinierte Synchronisierungsprimitive zu implementieren, die ihre spezifischen Anforderungen vollständig erfüllen.

Implementieren eines einfachen Semaphors mit Bedingungsvariablen

Um zu veranschaulichen, wie Bedingungsvariablen zum Emulieren von Semaphoren verwendet werden können, betrachten Sie Folgendes Codeausschnitt:

#include <mutex>
#include <condition_variable>

class semaphore {
    std::mutex mutex_;
    std::condition_variable condition_;
    unsigned long count_ = 0; // Initialized as locked.

public:
    void release() {
        std::lock_guard<decltype(mutex_)> lock(mutex_);
        ++count_;
        condition_.notify_one();
    }

    void acquire() {
        std::unique_lock<decltype(mutex_)> lock(mutex_);
        while(!count_) // Handle spurious wake-ups.
            condition_.wait(lock);
        --count_;
    }

    bool try_acquire() {
        std::lock_guard<decltype(mutex_)> lock(mutex_);
        if(count_) {
            --count_;
            return true;
        }
        return false;
    }
};

Diese Klasse dient als einfache Implementierung eines Semaphors. Die Methode release() entsperrt das Semaphor und signalisiert damit, dass eine Ressource verfügbar geworden ist. Die Methode „acquire()“ wartet, bis eine Ressource verfügbar ist, und sperrt dann das Semaphor. Die try_acquire()-Methode versucht, das Semaphor zu sperren, ohne zu warten, und gibt einen booleschen Wert zurück, der Erfolg oder Misserfolg anzeigt.

Diese Lösung nutzt Bedingungsvariablen, um die Warte- und Signalisierungsmechanismen zu handhaben, und bietet so einen flexiblen und erweiterbaren Ansatz für die Semaphorfunktionalität.

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