c++实现多线程同步

技术博客 (146) 2023-09-16 16:04:01

 线程同步是指同一进程中的多个线程互相协调工作从而达到一致性。之所以需要线程同步,是因为多个线程同时对一个数据对象进行修改操作时,可能会对数据造成破坏,下面是多个线程同时修改同一数据造成破坏的例子:

 1 #include <thread>
 2 #include <iostream>
 3 
 4 void Fun_1(unsigned int &counter);
 5 void Fun_2(unsigned int &counter);
 6 
 7 int main()
 8 {
 9     unsigned int counter = 0;
10     std::thread thrd_1(Fun_1, counter);
11     std::thread thrd_2(Fun_2, counter);
12     thrd_1.join();
13     thrd_2.join();
14     system("pause");
15     return 0;
16 }
17 
18 void Fun_1(unsigned int &counter)
19 {
20     while (true)
21     {
22         ++counter;
23         if (counter < 1000)
24         {
25             std::cout << "Function 1 counting " << counter << "...\n";
26         }
27         else
28         {
29             break;
30         }
31     }
32 }
33 
34 void Fun_2(unsigned int &counter)
35 {
36     while (true)
37     {
38         ++counter;
39         if (counter < 1000)
40         {
41             std::cout << "Function 2 counting " << counter << "...\n";
42         }
43         else
44         {
45             break;
46         }
47     }
48 }

      运行结果如图所示:

c++实现多线程同步 (https://mushiming.com/) 技术博客 第1张

      显然输出的结果存在问题,变量并没有按顺序递增,所以线程同步是很重要的。在这里记录三种线程同步的方式:

  ①使用C++标准库的thread、mutex头文件:

 1 #include <thread>
 2 #include <mutex>
 3 #include <iostream>
 4 
 5 void Fun_1();
 6 void Fun_2();
 7 
 8 unsigned int counter = 0;
 9 std::mutex mtx;
10 
11 int main()
12 {
13     std::thread thrd_1(Fun_1);
14     std::thread thrd_2(Fun_2);
15     thrd_1.join();
16     thrd_2.join();
17     system("pause");
18     return 0;
19 }
20 
21 void Fun_1()
22 {
23     while (true)
24     {
25         std::lock_guard<std::mutex> mtx_locker(mtx);
26         ++counter;
27         if (counter < 1000)
28         {
29             std::cout << "Function 1 counting " << counter << "...\n";
30         }
31         else
32         {
33             break;
34         }
35     }
36 }
37 
38 void Fun_2()
39 {
40     while (true)
41     {
42         std::lock_guard<std::mutex> mtx_locker(mtx);
43         ++counter;
44         if (counter < 1000)
45         {
46             std::cout << "Function 2 counting " << counter << "...\n";
47         }
48         else
49         {
50             break;
51         }
52     }
53 }

  这段代码与前面一段代码唯一的区别就是在两个线程关联的函数中加了一句 std::lock_guard<std::mutex> mtx_locker(mtx); 在C++中,通过构造std::mutex的实例来创建互斥元,可通过调用其成员函数lock()和unlock()来实现加锁和解锁,然后这是不推荐的做法,因为这要求程序员在离开函数的每条代码路径上都调用unlock(),包括由于异常所导致的在内。作为替代,标准库提供了std::lock_guard类模板,实现了互斥元的RAII惯用语法(资源获取即初始化)。该对象在构造时锁定所给的互斥元,析构时解锁该互斥元,从而保证被锁定的互斥元始终被正确解锁。代码运行结果如下图所示,可见得到了正确的结果。

c++实现多线程同步 (https://mushiming.com/) 技术博客 第2张

 

THE END

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