C++ 동시 프로그래밍에서 데이터 구조의 동시성 안전 설계?

C++ 동시 프로그래밍에서는 데이터 구조의 동시성이 안전한 설계가 중요합니다. 중요 섹션: 뮤텍스를 사용하여 동시에 하나의 스레드만 실행할 수 있는 코드 블록을 만듭니다. 읽기-쓰기 잠금: 여러 스레드가 동시에 읽을 수 있지만 동시에 쓸 수 있는 스레드는 하나만 허용됩니다. 잠금 없는 데이터 구조: 원자 연산을 사용하여 잠금 없이 동시성 안전성을 달성합니다. 실제 사례: 스레드로부터 안전한 큐: 임계 섹션을 사용하여 큐 작업을 보호하고 스레드 안전성을 달성합니다.

C++ 동시 프로그래밍에서 데이터 구조의 동시성 안전성 설계

동시 프로그래밍에서는 데이터 구조의 스레드 안전성을 보장하는 것이 중요합니다. 이는 여러 스레드가 동시에 데이터 구조에 액세스하고 수정할 때 불일치와 데이터 손상을 방지합니다. 이 기사에서는 C++ 동시 프로그래밍의 다양한 데이터 구조에 대한 동시성이 안전한 설계 기술을 소개하고 실제 예제를 제공합니다.

Critical Section
Critical Section은 동시에 하나의 스레드에서만 실행할 수 있는 코드 블록입니다. C++에서는 아래와 같이 뮤텍스 잠금(std::mutex)을 사용하여 임계 섹션을 생성할 수 있습니다.

std::mutex m;
void func() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
  // 受保护的临界区代码
}

읽기-쓰기 잠금
읽기-쓰기 잠금을 사용하면 여러 스레드가 동시에 데이터 구조를 읽을 수 있습니다. 하지만 동시에 하나의 스레드 쓰기로만 읽을 수 있습니다. C++11에서는 std::shared_timed_mutex를 통해 읽기-쓰기 잠금을 구현할 수 있습니다.

std::shared_timed_mutex rw_lock;
void read_func() {
  std::shared_lock<std::shared_timed_mutex> lock(rw_lock);
  // 读操作
}

void write_func() {
  std::unique_lock<std::shared_timed_mutex> lock(rw_lock);
  // 写操作
}

Lock-free 데이터 구조
Lock-free 데이터 구조는 특정 트릭을 사용하여 잠금 없이 동시성 안전성을 달성합니다. 일반적인 접근 방식은 분할할 수 없는 단일 작업에서 읽기 및 쓰기를 수행하는 원자 작업을 사용하는 것입니다. C++에서는 std::atomic를 사용하여 원자 변수를 만들 수 있습니다.

std::atomic<int> counter;
void inc_counter() {
  ++counter;
}

실용적 예: 스레드로부터 안전한 대기열
다음은 스레드로부터 안전한 대기열 구현의 예입니다.

class ConcurrentQueue {
private:
  std::mutex m;
  std::queue<int> q;

public:
  void push(int value) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    q.push(value);
  }

  int pop() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    if (q.empty()) { throw std::runtime_error("Queue is empty"); }
    int value = q.front();
    q.pop();
    return value;
  }
};

중요한 사용 섹션 대기열 작업을 보호하고 대기열의 스레드 안전성을 달성합니다.

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