c++kquote>std::shared_mutex支持读写锁机制,允许多个读线程同时访问共享资源,提升读多写少场景下的并发性能。

在C++多线程编程中,当多个线程需要访问共享资源时,如果读操作远多于写操作,使用普通的互斥锁(std::mutex)会降低并发性能。因为互斥锁无论读写都独占资源,而实际上多个读操作可以同时进行。这时候就需要用到 std::shared_mutex —— 它支持共享所有权,实现读写锁机制:允许多个线程同时读(共享模式),但写操作必须独占(独占模式)。
std::shared_mutex 简介
std::shared_mutex 是 C++17 引入的标准库组件,定义在头文件 中。它支持两种加锁方式:
共享锁(shared lock):通过 lock_shared() 或 try_lock_shared() 获取,用于读操作,可被多个线程同时持有。独占锁(exclusive lock):通过 lock() 或 try_lock() 获取,用于写操作,只能由一个线程持有,且不能与共享锁共存。
对应的,我们通常使用 std::shared_lock 来管理共享锁,用 std::unique_lock 管理独占锁。
多线程读写同步实例
下面是一个典型示例:多个线程对一个共享的整数容器进行读写操作,使用 std::shared_mutex 保证线程安全。
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#include #include #include #include #include #includestd::vector data = {1, 2, 3, 4, 5};std::shared_mutex smtx; // 共享互斥量
// 读操作:计算总和void reader(int id) {std::shared_lock lock(smtx); // 获取共享锁std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模拟处理时间int sum = std::accumulate(data.begin(), data.end(), 0);std::cout << "Reader " << id << " sees sum: " << sum << "n";}
// 写操作:向容器添加一个元素void writer(int id) {std::unique_lock lock(smtx); // 获取独占锁std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));int new_val = id * 10;data.push_back(new_val);std::cout << "Writer " << id << " added: " << new_val << "n";}
int main() {std::vector threads;
// 启动3个写线程和5个读线程for (int i = 0; i < 3; ++i) { threads.emplace_back(writer, i + 1);}for (int i = 0; i < 5; ++i) { threads.emplace_back(reader, i + 1);}// 等待所有线程完成for (auto& t : threads) { t.join();}return 0;
}
运行结果与分析
输出可能类似:
Reader 1 sees sum: 15Writer 1 added: 10Reader 2 sees sum: 25Reader 3 sees sum: 25Writer 2 added: 20Reader 4 sees sum: 35Reader 5 sees sum: 35Writer 3 added: 30
可以看到:
多个读线程可以同时执行,它们看到的是加锁时刻的数据状态。写线程必须等待所有正在进行的读操作完成才能获取锁;同样,读线程也必须等待写操作结束才能开始。每次写入后,后续读取能看到更新后的数据。
使用建议与注意事项
使用 std::shared_mutex 时注意以下几点:
确保编译器支持 C++17 及以上标准(如 g++ -std=c++17)。频繁的写操作会使共享锁“饥饿”,即读线程一直无法获得锁,需根据场景评估是否适合。避免在持有共享锁期间尝试升级为独占锁(C++ 标准不支持自动升级,容易死锁)。长时间持有共享锁会影响写线程响应速度,应尽量缩短锁的持有时间。
基本上就这些。std::shared_mutex 在读多写少的场景下能显著提升并发效率,是多线程编程中非常实用的同步工具。合理使用 shared_lock 和 unique_lock 配合 shared_mutex,可以让代码更清晰、安全。
以上就是c++++中std::shared_mutex(读写锁)的使用_c++多线程读写锁同步实例的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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