C++线程同步实例分析

下面我将详细讲解“C++线程同步实例分析”的完整攻略。

一、线程同步问题

在多线程编程中，同时访问共享资源的线程可能会出现相互干扰的现象，即多个线程同时修改同一片区域的内存，这种现象称为“竞态条件”，可能会导致程序运行出错、数据的不一致性等问题。因此，同步是多线程编程的一个重要问题。

二、线程同步的方式

线程同步的方式包括：互斥量、信号量、条件变量、读写锁等。

1.互斥量

互斥量是一种用于同步共享资源访问的机制。通过在程序中对互斥量的上锁（lock）来保证对临界资源的互斥访问，即每次只有一个线程访问临界资源，其他线程必须等待，直到上一个线程释放锁（unlock）才能继续访问。

2.条件变量

条件变量是一种用于实现线程同步的机制。它允许线程在满足某个条件时继续执行，否则线程将被阻塞，等待条件被满足后继续执行。条件变量需要与互斥量一起使用，保证多个线程之间同步访问共享变量。

3.信号量

信号量是一种同步互斥机制，用于控制对公共资源的一定数量的访问。在操作系统中，信号量是一种由内核维护的计数器，它的值可以任意修改。在应用程序中，通过对信号量的操作以实现进程（或线程）同步。

三、互斥量实例

下面使用互斥量来解决多个线程同时访问一个变量的问题。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

int a = 0;
std::mutex mtx;

void inc(int n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        mtx.lock();
        a++;
        mtx.unlock();
    }
}

int main()
{
    std::thread t1(inc, 100000);
    std::thread t2(inc, 100000);
    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << a << std::endl;
    return 0;
}

通过 std::mutex 对访问共享变量 a 进行加锁和解锁，在多个线程之间实现了同步访问，防止了非法的操作。

四、条件变量实例

假设现在有一个生产者消费者模型，通过条件变量实现生产者与消费者之间的同步。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
int product = 0;

void produce()
{
    for (int i = 0; i < 6; i++)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
        while (product != 0)
        {
            cv.wait(lck);
        }
        product = i + 1;
        std::cout << "produce: " << product << std::endl;
        cv.notify_one();
    }
}

void consume()
{
    for (int i = 0; i < 6; i++)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
        while (product == 0)
        {
            cv.wait(lck);
        }
        std::cout << "consume: " << product << std::endl;
        product = 0;
        cv.notify_one();
    }
}

int main()
{
    std::thread t1(produce);
    std::thread t2(consume);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

通过 std::condition_variable 的 wait() 和 notify_one() 方法，实现了生产者与消费者之间的同步，防止了它们之间的竞争关系。

以上就是“C++线程同步实例分析”的完整攻略，希望能对您有所帮助。