C 中线程间通信的方法包括:共享内存、同步机制(互斥锁、条件变量)、管道、消息队列。例如,使用互斥锁保护共享计数器:声明互斥锁(m)、共享变量(counter);每个线程通过加锁(lock_guard)更新计数器;确保一次只有一个线程更新计数器,防止竞争条件。
在多线程应用程序中,线程需要能够互相通信以协调任务和共享数据。C 提供了多种机制来实现线程间通信,包括:
使用共享内存,多个线程可以访问同一块内存区域。这是一种低开销的方法,但需要小心避免竞争条件。
int shared_data = 0; void thread_1() { shared_data++; // 可能会被其他线程同时访问 } void thread_2() { shared_data++; // 可能会同时导致不正确的结果 }
同步机制可用于在访问共享资源时协调线程。
互斥锁提供互斥访问,确保一次只有一个线程可以访问共享资源。
std::mutex m; void thread_1() { std::lock_guard<std::mutex> l(m); // 获取互斥锁 // 访问共享资源 } void thread_2() { std::lock_guard<std::mutex> l(m); // 获取互斥锁 // 访问共享资源 }
条件变量允许线程等待特定条件满足。
std::condition_variable cv; std::mutex m; void producer() { std::lock_guard<std::mutex> l(m); // 获取互斥锁 while (!condition) { // 等待条件满足 cv.wait(l); } // 生产数据 } void consumer() { std::lock_guard<std::mutex> l(m); // 获取互斥锁 condition = true; cv.notify_all(); // 唤醒所有等待线程 }
管道是一种 unidirectional 通信机制,用于在两个线程之间传输数据。
std::pipe pipe; void writer() { std::string message = "hello"; std::write(pipe[1], message.c_str(), message.length()); } void reader() { std::string message; std::read(pipe[0], message.data(), message.size()); }
消息队列提供了一种异步的消息传递机制。
key_t key = ftok("message_queue", 'a'); int message_queue = msgget(key, IPC_CREAT | 0666); void sender() { Message msg; msg.mtext = "hello"; msgsnd(message_queue, &msg, sizeof(msg.mtext), IPC_NOWAIT); } void receiver() { Message msg; msgrcv(message_queue, &msg, sizeof(msg.mtext), 0, 0); }
实战案例:使用互斥锁保护共享计数器
假设我们有一个共享计数器,需要由多个线程并发更新。我们可以使用互斥锁来保护这个计数器:
std::mutex m; int counter = 0; void thread_1() { for (int i = 0; i < 1000000; i++) { std::lock_guard<std::mutex> l(m); counter++; } } void thread_2() { for (int i = 0; i < 1000000; i++) { std::lock_guard<std::mutex> l(m); counter--; } }
这样可以确保在任何给定时间只有一个线程可以更新计数器,从而防止竞争条件。
以上是C++并发编程:如何处理线程间通信?的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!