C++类设计中如何处理并发控制?

c++++ 中的并发控制使用互斥量(一次访问临界区)、条件变量(等待条件满足)、读写锁(允许多个读者同时读,但写入只能一个)等机制,以解决共享资源并发访问导致的数据竞争和不一致状态。

C++类设计中如何处理并发控制?

C++ 类设计中的并发控制

引言

在多线程环境中,共享资源的并发访问可能会导致数据竞争和不一致的状态。为了解决这个问题,C++ 提供了多种机制来处理并发控制。

互斥量

互斥量是一个同步原语,它允许一次只有一个线程访问临界区。我们可以使用 std::mutex 类来创建一个互斥量:

std::mutex mutex;

要访问临界区,线程必须获取互斥量的锁:

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mutex.lock();// 访问临界区mutex.unlock();

条件变量

条件变量是一个同步原语,它允许一个线程等待另一个线程完成特定的条件。我们可以使用 std::condition_variable 类来创建一个条件变量:

std::condition_variable cv;

线程可以通过调用 wait() 方法来等待条件:

cv.wait(mutex);

当条件满足时,另一個執行緒可以呼叫 notify_one()notify_all() 方法來通知等待的執行緒:

cv.notify_one();cv.notify_all();

读写锁

读写锁是一种同步原语,它允许多个线程同时读取共享资源,但一次只有一个线程可以写入共享资源。我们可以使用 std::shared_mutex 类来创建读写锁:

std::shared_mutex rw_mutex;

要读取共享资源,线程可以获取读锁:

rw_mutex.lock_shared();// 读取共享资源rw_mutex.unlock_shared();

要写入共享资源,线程可以获取写锁:

rw_mutex.lock();// 写入共享资源rw_mutex.unlock();

实战案例

考虑一个简单的银行账户类,它包含一个余额成员变量和一个用于存取款的方法:

class BankAccount {public:    BankAccount(int initial_balance) : balance(initial_balance) {}        void deposit(int amount) {        balance += amount;    }        void withdraw(int amount) {        if (amount <= balance) {            balance -= amount;        }    }    private:    int balance;};

为了处理并发访问,我们可以使用互斥量来保护余额成员变量:

class BankAccount {public:    BankAccount(int initial_balance) : balance(initial_balance) {}        void deposit(int amount) {        std::lock_guard lock(mutex);        balance += amount;    }        void withdraw(int amount) {        std::lock_guard lock(mutex);        if (amount <= balance) {            balance -= amount;        }    }    private:    std::mutex mutex;    int balance;};

现在,我们可以安全地从多个线程并发访问银行账户。

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