C++ 동시 프로그래밍: 교착 상태 문제를 식별하고 해결하는 방법은 무엇입니까?

C++ 동시 프로그래밍에서 교착 상태 문제는 하나 이상의 스레드가 다른 스레드가 리소스를 해제할 때까지 무기한 대기하여 프로그램이 중단될 때 발생합니다. 교착 상태 감지를 구현하기 위해 std::lock_guard 및 std::unique_lock을 사용할 수 있습니다. 교착 상태가 발생하면 std::system_error 예외가 발생합니다. 교착 상태를 해결하는 방법에는 순서대로 잠금을 획득하는 방법, 시간 제한 잠금을 사용하는 방법, 교착 상태 복구 알고리즘이 포함됩니다.

C++ 동시 프로그래밍: 교착 상태 문제를 식별하고 해결하는 방법

교착 상태 이해

교착 상태는 하나 이상의 스레드가 다른 스레드 리소스에 의해 해제될 때까지 무기한 기다릴 때 발생하는 동시 프로그래밍의 일반적인 오류입니다. 이 상황으로 인해 프로그램이 영원히 중단됩니다.

교착 상태를 이해하려면 다음 시나리오를 고려하십시오.

• 스레드 A는 리소스 R1을 보유하고 있으며 리소스 R2를 획득하려고 시도합니다.
• 스레드 B는 리소스 R2를 보유하고 리소스 R1을 얻으려고 시도합니다.

이때 두 스레드가 모두 대기 상태에 들어가 상대방이 리소스를 해제하기를 기다리면 교착 상태가 발생합니다.

교착 상태 감지

C++에서는 std::lock_guard 및 std::unique_lock과 같은 잠금을 사용하여 리소스를 보호할 수 있습니다. 이러한 잠금은 교착 상태 감지 메커니즘을 구현하며, 교착 상태가 감지되면 std::system_error 예외가 발생합니다. std::lock_guard 和 std::unique_lock 这样的锁保护资源。这些锁实现了死锁检测机制，如果检测到死锁，会抛出 std::system_error 异常。

我们可以通过捕捉此异常来检测死锁：

std::mutex m1;
std::mutex m2;

void foo() {
  // 获取锁
  std::lock_guard<std::mutex> lock1(m1);
  std::lock_guard<std::mutex> lock2(m2);

  // 其他操作...
}

int main() {
  try {
    foo();
  } catch (const std::system_error& e) {
    std::cerr << "死锁检测到：异常代码 " << e.code() << std::endl;
  }
}

如果在运行此程序时发生死锁，我们会打印错误消息。

解决死锁

一旦检测到死锁，就需要解决它。以下是一些常见的解决方案：

• 按顺序获取锁：通过强制以特定顺序获取锁（例如，始终先获取 R1，然后获取 R2），可以防止死锁。
• 使用计时锁：计时锁会在一段时间后超时，迫使线程释放资源。
• 死锁恢复算法：使用专门的算法，比如银行家算法，可以检测和恢复死锁。

实战案例

考虑以下代码，它在两个线程之间共享一个银行账户对象：

class BankAccount {
public:
  int balance;
  std::mutex m;
};

void withdraw(BankAccount& account, int amount) {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(account.m);
  if (account.balance >= amount)
    account.balance -= amount;
}

void deposit(BankAccount& account, int amount) {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(account.m);
  account.balance += amount;
}

如果两个线程同时调用 withdraw 和 deposit

다음 예외를 포착하여 교착 상태를 감지할 수 있습니다. 🎜

void withdraw(BankAccount& account, int amount) {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(account.m);
  if (account.balance >= amount)
    account.balance -= amount;
}

void deposit(BankAccount& account, int amount) {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(account.m);
  account.balance += amount;
}

rrreee🎜이 프로그램을 실행하는 동안 교착 상태가 발생하면 오류 메시지가 인쇄됩니다. 🎜🎜교착 상태 해결🎜🎜교착 상태가 감지되면 해결해야 합니다. 다음은 몇 가지 일반적인 해결 방법입니다. 🎜🎜🎜순서대로 잠금 획득: 특정 순서로 잠금을 획득하도록 강제하여 교착 상태를 방지할 수 있습니다(예: 항상 R1을 먼저 획득한 다음 R2를 획득). 🎜🎜타이밍 잠금 사용: 타이밍 잠금은 일정 시간이 지나면 시간이 초과되어 스레드가 리소스를 해제하게 됩니다. 🎜🎜교착 상태 복구 알고리즘: 교착 상태는 Banker 알고리즘과 같은 특수 알고리즘을 사용하여 감지하고 복구할 수 있습니다. 🎜🎜🎜실용 사례🎜🎜두 스레드 간에 은행 계좌 개체를 공유하는 다음 코드를 고려하세요. 🎜rrreee🎜두 스레드가 withdraw 및 deposit를 동시에 호출하는 경우 기능, 교착 상태가 발생할 수 있습니다. 순서대로 잠금을 획득하면 이 문제를 해결할 수 있습니다. 🎜rrreee

위 내용은 C++ 동시 프로그래밍: 교착 상태 문제를 식별하고 해결하는 방법은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!