C++多线程中的锁和条件变量使用教程

2020-05-23 13:25:14

字体：大中小

来源：转载

供稿：网友

在做多线程编程时，有两个场景我们都会遇到：

多线程访问共享资源，需要用到锁；
多线程间的状态同步，这个可用的机制很多，条件变量是广泛使用的一种。

今天我用一个简单的例子来给大家介绍下锁和条件变量的使用。

代码使用C++11

示例代码

#include <iostream>#include <mutex>#include <thread>#include <condition_variable>std::mutex       g_mutex;   // 用到的全局锁std::condition_variable g_cond;   // 用到的条件变量int g_i    = 0;bool g_running = true;void ThreadFunc(int n) {       // 线程执行函数 for (int i = 0; i < n; ++i) {  {   std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mutex);   // 加锁，离开{}作用域后锁释放   ++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);    // 加锁 while (g_running) {  std::cout << "wait for exit" << std::endl;  g_cond.wait(lock);                // wait调用后，会先释放锁，之后进入等待状态；当其它进程调用通知激活后，会再次加锁 } std::cout << "func thread exit" << std::endl;}int main() { int     n = 100; std::thread t1(ThreadFunc, n);    // 创建t1线程（func thread），t1会执行`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();   // 通知其它线程 } t1.join();     // 等待线程t1结束 std::cout << "g_i = " << g_i << std::endl;}

程序运行后，关键输出如下：

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发来的退出信号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     // 锁机制保证了g_i的正确

可以看到：

std::this_thread::get_id()g_i

加锁方法介绍

加锁相关的代码为：

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

要点为：

首先，这在一个局部作用域内， std::lock_guard 在构造时，会调用 g_mutex->lock() 方法；
局部作用域代码结束后， std:;lock_guard 的析构函数会被调用，函数中会调用 g_mutex->unlock() 方法。

这样就实现了加锁和解锁的过程，为什么不直接调用加锁解锁方法呢？

我想，这是因为如果加锁和解锁中间的代码出现了问题，导致线程函数异常退出，那么这个锁就一直无法得到释放，其它线程处理的不好的话，就会造成死锁了。

条件变量使用介绍

当线程调用 g_cond.wait(lock) 前要先手动调用 lock->lock() ，这里是通过 std::unique_lock 的构造方法实现的；
当线程调用 g_cond.wait(lock) 进入等待后，会调用 lock->unlock() 方法，所以这也是前面构造lock时使用了 std::unique_lock ;
通知使用的 g_cond.notify_one() ，这个可以通知一个线程，另外还有 g_cond.notify_all() 用于通知所有线程；
线程收到通知的代码放在一个while循环中，这是为了防止APUE中提到的虚假通知。

结束语

以上所述是小编给大家介绍的C++多线程中的锁和条件变量使用教程，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对VEVB武林网网站的支持！

上一篇：c语言实现简单的易语言

下一篇：C++实现动态数组功能