C++ 並發(fā)程式設(shè)計中資料結(jié)構(gòu)的同時安全設(shè)計？
Jun 05, 2024 am 11:00 AM
在 C++ 並發(fā)程式設(shè)計中，資料結(jié)構(gòu)的並發(fā)安全設(shè)計至關(guān)重要：臨界區(qū)：使用互斥鎖建立程式碼區(qū)塊，僅允許一個執(zhí)行緒同時執(zhí)行。讀寫鎖：允許多個執(zhí)行緒同時讀取，但只有一個執(zhí)行緒同時寫入。無鎖資料結(jié)構(gòu)：使用原子操作實現(xiàn)並發(fā)安全，無需鎖。實戰(zhàn)案例：執(zhí)行緒安全的佇列：使用臨界區(qū)保護佇列操作，實現(xiàn)執(zhí)行緒安全性。
C++ 並發(fā)程式設(shè)計中資料結(jié)構(gòu)的同時安全設(shè)計
在並發(fā)程式設(shè)計中，確保資料結(jié)構(gòu)執(zhí)行緒安全至關(guān)重要。這防止了多個執(zhí)行緒同時存取和修改資料結(jié)構(gòu)時出現(xiàn)不一致和資料損壞。本文介紹各種資料結(jié)構(gòu)在 C++ 並發(fā)程式設(shè)計中的並發(fā)安全設(shè)計技術(shù)，並提供實際範例。
臨界區(qū)
臨界區(qū)是一段程式碼區(qū)塊，只能由一個執(zhí)行緒同時執(zhí)行。在C++ 中，可以使用互斥鎖(std::mutex) 來建立臨界區(qū)，如下所示：
std::mutex m;
void func() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
// 受保護的臨界區(qū)代碼
}讀寫鎖定
讀寫鎖定允許多個執(zhí)行緒同時讀取資料結(jié)構(gòu)，但只能由一個執(zhí)行緒同時寫入。在C++11 中，可以透過std::shared_timed_mutex 來實現(xiàn)讀寫鎖定：
std::shared_timed_mutex rw_lock;
void read_func() {
std::shared_lock<std::shared_timed_mutex> lock(rw_lock);
// 讀操作
}
void write_func() {
std::unique_lock<std::shared_timed_mutex> lock(rw_lock);
// 寫操作
}無鎖定資料結(jié)構(gòu)
無鎖定資料結(jié)構(gòu)使用特定技巧來在沒有鎖的情況下實現(xiàn)並發(fā)安全。一種常見的方法是使用原子操作，它在單一不可分割的操作中執(zhí)行讀取和寫入操作。在C++ 中，可以使用std::atomic
std::atomic<int> counter;
void inc_counter() {
++counter;
}實戰(zhàn)案例：線程安全的佇列
以下是一個執(zhí)行緒安全的佇列實作的範例：
class ConcurrentQueue {
private:
std::mutex m;
std::queue<int> q;
public:
void push(int value) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
q.push(value);
}
int pop() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
if (q.empty()) { throw std::runtime_error("Queue is empty"); }
int value = q.front();
q.pop();
return value;
}
};透過使用臨界區(qū)來保護佇列操作，實現(xiàn)了佇列的執(zhí)行緒安全性。
以上是C++ 並發(fā)程式設(shè)計中資料結(jié)構(gòu)的同時安全設(shè)計？的詳細內(nèi)容。更多資訊請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！
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