如何在 c++++ 函數(shù)中實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？使用互斥鎖保護(hù)臨界區(qū)（共享數(shù)據(jù)）。線(xiàn)程安全的動(dòng)態(tài)數(shù)組示例：使用互斥鎖保護(hù) std::vector 中的數(shù)據(jù)。實(shí)戰(zhàn)案例：線(xiàn)程安全的隊(duì)列，使用互斥鎖和條件變量實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列的線(xiàn)程安全。
如何在 C++ 函數(shù)中實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？
在多線(xiàn)程應(yīng)用程序中，并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)共享數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致競(jìng)態(tài)條件和數(shù)據(jù)損壞。因此，至關(guān)重要的是對(duì)共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行線(xiàn)程安全，以確保每個(gè)線(xiàn)程都能安全地訪(fǎng)問(wèn)和修改數(shù)據(jù)。
實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程安全數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種簡(jiǎn)單方法是使用互斥鎖。互斥鎖是一種同步原語(yǔ)，它允許一次只有一個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)臨界區(qū)（共享數(shù)據(jù)）。以下代碼示例展示了如何使用互斥鎖保護(hù)動(dòng)態(tài)數(shù)組中的數(shù)據(jù)：
#include <mutex>
#include <vector>
std::mutex m;
// 線(xiàn)程安全的動(dòng)態(tài)數(shù)組
class ThreadSafeVector {
public:
void push_back(int value) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
v.push_back(value);
}
int get(size_t index) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
return v[index];
}
private:
std::vector<int> v;
};
int main() {
ThreadSafeVector v;
v.push_back(1);
int value = v.get(0);
// ...
}
登錄后復(fù)制
此示例中，std::lock_guard 用作 RAII（資源獲取即初始化）封裝，它在進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)自動(dòng)獲取互斥鎖，并在退出臨界區(qū)時(shí)自動(dòng)釋放互斥鎖。這確保了在同一時(shí)間只有一個(gè)線(xiàn)程能訪(fǎng)問(wèn) v 向量。
實(shí)戰(zhàn)案例：線(xiàn)程安全的隊(duì)列
假設(shè)我們有一個(gè)多線(xiàn)程應(yīng)用程序，線(xiàn)程需要共享一個(gè)消息隊(duì)列。為了使隊(duì)列線(xiàn)程安全，可以使用互斥鎖和條件變量來(lái)實(shí)現(xiàn)：
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
std::mutex m;
std::condition_variable cv;
class ThreadSafeQueue {
public:
void push(int value) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
q.push(value);
cv.notify_one();
}
int pop() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
cv.wait(lock, [this]{ return !q.empty(); });
int value = q.front();
q.pop();
return value;
}
private:
std::queue<int> q;
};
int main() {
ThreadSafeQueue q;
// ...
}
登錄后復(fù)制
在這種情況下，std::condition_variable 用于通知線(xiàn)程隊(duì)列中是否有新的消息。std::unique_lock 用于鎖定和解鎖互斥鎖，同時(shí)還可以通過(guò) cv.wait() 方法使線(xiàn)程進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到隊(duì)列中有新消息。
