同時プログラミングにおける C++ 関数の連携メカニズムは何ですか?

C 並行プログラミングは、スレッドの相互作用を調整し、競合やデッドロックを防ぐために、ミューテックス、条件変数、セマフォ、アトミック変数などのコラボレーション メカニズムを提供します。これらのメカニズムには次のものが含まれます。 ミューテックス: 共有リソースを保護し、一度に 1 つのスレッドのみがアクセスできるようにします。条件変数: スレッドが条件が満たされて通知されるまで待機できるようにします。セマフォ: 共有リソースに同時にアクセスできるスレッドの数を制限します。アトミック変数: 共有変数に対するアトミック操作を保証し、データの競合を防ぎます。

#同時プログラミングにおける C 関数のコラボレーション メカニズム

同時プログラミングでは、コラボレーション メカニズムにより、複数の関数が連携して動作することができます。競合やデッドロックを引き起こすことなく。 C は、同時アプリケーションのスケーラビリティと効率を向上させるために設計されたさまざまな協調メカニズムを提供します。

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変数です。ロックを取得および解放することで、保護されたリソースにアクセスできるのは 1 つのスレッドだけであることが保証されます。

std::mutex m;

void thread_function() {
  // 获得互斥量锁
  m.lock();

  // 访问共享资源

  // 释放互斥量锁
  m.unlock();
}

条件変数

条件変数は、特定の条件が満たされるのを待つために使用されます。

wait() 関数を通じて条件が true になるのを待つことも、notify_one() または notify_all() 関数を通じて待機中のスレッドに通知することもできます。

std::condition_variable cv;
std::mutex m;
bool condition_met = false;

void waiting_thread_function() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  while (!condition_met) {
    cv.wait(lock);
  }
}

void signalling_thread_function() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
  condition_met = true;

  // 通知等待的线程
  cv.notify_all();
}

セマフォ

セマフォは、共有リソースに同時にアクセスできるスレッドの数を制限するために使用されます。これは、リソースに同時にアクセスできるスレッドの数を表すカウンターを通じて実装されます。

std::counting_semaphore<int> semaphore(2);

void thread_function() {
  // 获取许可证，允许访问资源
  semaphore.acquire();

  // 访问共享资源

  // 释放许可证
  semaphore.release();
}

アトミック変数

アトミック変数は、共有変数へのアトミック アクセスを保証する特別な変数タイプです。特定のハードウェア命令を使用して、変数の読み取り操作と書き込み操作が不可分であることを保証し、それによってデータ競合を防ぎます。

std::atomic<int> counter = 0;

void thread_function() {
  // 原子增加计数器
  counter.fetch_add(1);
}

実際のケース: プロデューサーとコンシューマーの問題

プロデューサーとコンシューマーの問題は、プロデューサー スレッドとコンシューマ スレッドが関係する、同時プログラミングにおける古典的な問題です。プロデューサ スレッドは要素を生成して共有キューに挿入し、コンシューマ スレッドは要素をキューから削除して消費します。

上記のコラボレーション メカニズムを使用すると、この問題を安全かつ確実に解決できます。

ミューテックスを使用してキューを保護し、同時アクセスを防ぎます。
• 条件変数を使用して、キューに新しい要素があることをコンシューマーに通知します。
• セマフォを使用して、要素を同時に消費できるコンシューマ スレッドの数を制限します。

これらの協調メカニズムを組み合わせることで、効率的でロックのないプロデューサーとコンシューマーの実装を作成できます。

以上が同時プログラミングにおける C++ 関数の連携メカニズムは何ですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。