C++ マルチスレッド プログラミングで共有リソースを効率的に管理するにはどうすればよいですか?

C++ マルチスレッド プログラミングでは、ミューテックスと条件変数を使用して、共有リソースを効率的に管理し、データの競合やデッドロックを回避できます。ミューテックス (ミューテックス) では、一度に 1 つのスレッドのみがリソースにアクセスできるため、データの整合性が確保されます。条件変数 (条件変数) はスレッドの連携を調整するために使用され、あるスレッドが別のスレッドが特定のアクションを実行するのを待つことができます。実際の場合、プロデューサ スレッドはバッファにデータを追加し、コンシューマに通知します。コンシューマ スレッドはプロデューサの通知を待ってから、ミューテックスと条件変数によって共有リソースへのスレッドセーフなアクセスが保証されます。

C++ マルチスレッド プログラミング: 共有リソースを効率的に管理します

マルチスレッド プログラミングでは、共有リソースのアクセス制御が重要です。この記事では、C++ でミューテックスや条件変数などの同期プリミティブを使用して共有リソースを効率的に管理し、データ競合やデッドロックを回避する方法について説明します。

Mutex (ミューテックス)

ミューテックスは、共有リソースを同時アクセスから保護するための重要なメカニズムです。これにより、一度に 1 つのスレッドのみがリソースにアクセスできるため、データの整合性が確保されます。

std::mutex m;  // 创建一个互斥量

void access_resource() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);  // 加锁
  // 对共享资源执行操作
  lock.unlock();  // 解锁
}

条件変数

条件変数は、スレッドの連携を調整するために使用されます。これにより、あるスレッドが別のスレッドが特定のアクションを実行するのを待つことができます。

std::condition_variable cv;  // 创建一个条件变量
std::mutex m;  // 创建一个与条件变量关联的互斥量

void produce() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  // 生产数据
  lock.unlock();
  cv.notify_one();  // 通知消费者生产完成
}

void consume() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  // 等待生产者通知
  cv.wait(lock);
  // 消费数据
  lock.unlock();
}

実践的なケース

以下は、ミューテックス変数と条件変数を使用して共有リソースを管理する簡単な例です。バッファを使用してデータを保存し、プロデューサー スレッドがバッファにデータを追加し、コンシューマ スレッドがバッファからデータを読み取ります。

#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <thread>
#include <vector>

std::mutex m;
std::condition_variable cv;

std::vector<int> buffer;  // 共享资源缓冲区

void produce() {
  while (true) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    buffer.push_back(rand());
    cv.notify_one();
  }
}

void consume() {
  while (true) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
    cv.wait(lock, [] { return !buffer.empty(); });
    int data = buffer.back();
    buffer.pop_back();
  }
}

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

ミューテックス変数と条件変数を使用することで、プロデューサーとコンシューマーのスレッドが同時にバッファにアクセスできるようになりますが、データ競合は発生しません。

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