C++多線程中的鎖和條件變量使用教程

2020-05-23 13:25:14

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供稿：網友

在做多線程編程時，有兩個場景我們都會遇到：

多線程訪問共享資源，需要用到鎖；
多線程間的狀態同步，這個可用的機制很多，條件變量是廣泛使用的一種。

今天我用一個簡單的例子來給大家介紹下鎖和條件變量的使用。

代碼使用C++11

示例代碼

#include <iostream>#include <mutex>#include <thread>#include <condition_variable>std::mutex       g_mutex;   // 用到的全局鎖std::condition_variable g_cond;   // 用到的條件變量int g_i    = 0;bool g_running = true;void ThreadFunc(int n) {       // 線程執行函數 for (int i = 0; i < n; ++i) {  {   std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mutex);   // 加鎖，離開{}作用域后鎖釋放   ++g_i;   std::cout << "plus g_i by func thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;  } } std::unique_lock<std::mutex> lock(g_mutex);    // 加鎖 while (g_running) {  std::cout << "wait for exit" << std::endl;  g_cond.wait(lock);                // wait調用后，會先釋放鎖，之后進入等待狀態；當其它進程調用通知激活后，會再次加鎖 } std::cout << "func thread exit" << std::endl;}int main() { int     n = 100; std::thread t1(ThreadFunc, n);    // 創建t1線程（func thread），t1會執行`ThreadFunc`中的指令 for (int i = 0; i < n; ++i) {  {   std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mutex);   ++g_i;   std::cout << "plus g_i by main thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;  } } {  std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mutex);  g_running = false;  g_cond.notify_one();   // 通知其它線程 } t1.join();     // 等待線程t1結束 std::cout << "g_i = " << g_i << std::endl;}

程序運行后，關鍵輸出如下：

plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by func thread 139921006847744plus g_i by func thread 139921006847744plus g_i by func thread 139921006847744plus g_i by func thread 139921006847744plus g_i by func thread 139921006847744wait for exit               // func thread等待main thread發來的退出信號plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816plus g_i by main thread 139921025066816func thread exitg_i = 200     // 鎖機制保證了g_i的正確

可以看到：

std::this_thread::get_id()g_i

加鎖方法介紹

加鎖相關的代碼為：

{ std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mutex); ......}

要點為：

首先，這在一個局部作用域內， std::lock_guard 在構造時，會調用 g_mutex->lock() 方法；
局部作用域代碼結束后， std:;lock_guard 的析構函數會被調用，函數中會調用 g_mutex->unlock() 方法。

這樣就實現了加鎖和解鎖的過程，為什么不直接調用加鎖解鎖方法呢？

我想，這是因為如果加鎖和解鎖中間的代碼出現了問題，導致線程函數異常退出，那么這個鎖就一直無法得到釋放，其它線程處理的不好的話，就會造成死鎖了。

條件變量使用介紹

當線程調用 g_cond.wait(lock) 前要先手動調用 lock->lock() ，這里是通過 std::unique_lock 的構造方法實現的；
當線程調用 g_cond.wait(lock) 進入等待后，會調用 lock->unlock() 方法，所以這也是前面構造lock時使用了 std::unique_lock ;
通知使用的 g_cond.notify_one() ，這個可以通知一個線程，另外還有 g_cond.notify_all() 用于通知所有線程；
線程收到通知的代碼放在一個while循環中，這是為了防止APUE中提到的虛假通知。

結束語

以上所述是小編給大家介紹的C++多線程中的鎖和條件變量使用教程，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對VEVB武林網網站的支持！

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