C++11:互斥量
来源:互联网 发布:淘宝指数在哪 编辑:程序博客网 时间:2024/06/08 11:53
为什么需要互斥量
在多任务操作系统中,同时运行的多个任务可能都需要使用同一种资源。这个过程有点类似于,公司部门里,我在使用着打印机打印东西的同时(还没有打印完),别人刚好也在此刻使用打印机打印东西,如果不做任何处理的话,打印出来的东西肯定是错乱的。
#include <iostream> // std::cout#include <thread> // std::thread, std::this_thread::sleep_forusing namespace std;// 打印机void printer(const char *str){ while(*str != '\0') { cout << *str; str++; this_thread::sleep_for (chrono::seconds(1)); } cout << endl;}// 线程一void func1(){ const char *str = "hello"; printer(str);}// 线程二void func2(){ const char *str = "world"; printer(str);}int main(void){ thread t1(func1); thread t2(func2); t1.join(); t2.join(); return 0;}
运行结果如下:
独占互斥量std::mutex
互斥量的基本接口很相似,一般用法是通过lock()方法来阻塞线程,直到获得互斥量的所有权为止。在线程获得互斥量并完成任务之后,就必须使用unlock()来解除对互斥量的占用,lock()和unlock()必须成对出现。try_lock()尝试锁定互斥量,如果成功则返回true, 如果失败则返回false,它是非阻塞的。
#include <iostream> // std::cout#include <thread> // std::thread, std::this_thread::sleep_for#include <mutex> // std::mutexusing namespace std;mutex g_lock; //全局互斥锁对象,#include <mutex>// 打印机void printer(const char *str){ g_lock.lock(); //上锁 while(*str != '\0') { cout << *str; str++; this_thread::sleep_for (chrono::seconds(1)); } cout << endl; g_lock.unlock(); //解锁}// 线程一void func1(){ const char *str = "hello"; printer(str);}// 线程二void func2(){ const char *str = "world"; printer(str);}int main(void){ thread t1(func1); thread t2(func2); t1.join(); t2.join(); return 0;}
运行结果如下:
使用std::lock_guard可以简化lock/unlock的写法,同时也更安全,因为lock_guard在构造时会自动锁定互斥量,而在退出作用域后进行析构时就会自动解锁,从而避免忘了unlock操作。
#include <iostream> // std::cout#include <thread> // std::thread, std::this_thread::sleep_for#include <mutex> // std::mutexusing namespace std;mutex g_lock; //全局互斥锁对象,#include <mutex>// 打印机void printer(const char *str){ lock_guard<std::mutex> locker(g_lock); while(*str != '\0') { cout << *str; str++; this_thread::sleep_for (chrono::seconds(1)); } cout << endl;}// 线程一void func1(){ const char *str = "hello"; printer(str);}// 线程二void func2(){ const char *str = "world"; printer(str);}int main(void){ thread t1(func1); thread t2(func2); t1.join(); t2.join(); return 0;}
原子操作
所谓的原子操作,取的就是“原子是最小的、不可分割的最小个体”的意义,它表示在多个线程访问同一个全局资源的时候,能够确保所有其他的线程都不在同一时间内访问相同的资源。也就是他确保了在同一时刻只有唯一的线程对这个资源进行访问。这有点类似互斥对象对共享资源的访问的保护,但是原子操作更加接近底层,因而效率更高。
#include <iostream> // std::cout#include <thread> // std::thread, std::this_thread::sleep_forusing namespace std;//全局的结果数据long total = 0;//点击函数void func(){ for(int i = 0; i < 1000000; ++i) { // 对全局数据进行无锁访问 total += 1; }}int main(){ clock_t start = clock(); // 计时开始 //线程 thread t1(func); thread t2(func); t1.join(); t2.join(); clock_t end = clock(); // 计时结束 cout << "total = " << total << endl; cout << "time = " << end-start << " ms\n"; return 0;}
注意:此接口在windows平台测试,如果在linux平台测试,时间需要除以1000。
运行结果如下:
由于线程间对数据的竞争而导致每次运行的结果都不一样。因此,为了防止数据竞争问题,我们需要对total进行原子操作。
通过互斥锁进行原子操作:
#include <iostream> // std::cout#include <thread> // std::thread, std::this_thread::sleep_for#include <mutex>using namespace std;//全局的结果数据long total = 0;mutex g_lock;//点击函数void func(){ for(int i = 0; i < 1000000; ++i) { g_lock.lock(); //加锁 total += 1; g_lock.unlock(); //解锁 }}int main(){ clock_t start = clock(); // 计时开始 //线程 thread t1(func); thread t2(func); t1.join(); t2.join(); clock_t end = clock(); // 计时结束 cout << "total = " << total << endl; cout << "time = " << end-start << " ms\n"; return 0;}
每次运行的结果都一样,只是耗时长点:
在新标准C++11,引入了原子操作的概念。如果我们在多个线程中对这些类型的共享资源进行操作,编译器将保证这些操作都是原子性的,也就是说,确保任意时刻只有一个线程对这个资源进行访问,编译器将保证多个线程访问这个共享资源的正确性。从而避免了锁的使用,提高了效率。
#include <iostream> // std::cout#include <thread> // std::thread, std::this_thread::sleep_for#include <mutex>#include <atomic>using namespace std;//原子数据类型atomic<long> total = {0}; //需要头文件 #include <atomic>//点击函数void func(){ for(int i = 0; i < 1000000; ++i) { total += 1; }}int main(){ clock_t start = clock(); // 计时开始 //线程 thread t1(func); thread t2(func); t1.join(); t2.join(); clock_t end = clock(); // 计时结束 cout << "total = " << total << endl; cout << "time = " << end-start << " ms\n"; return 0;}
运行结果如下,耗时也很短:
原子操作的实现跟普通数据类型类似,但是它能够在保证结果正确的前提下,提供比mutex等锁机制更好的性能。
参考资料:
1、C++11中的原子操作(atomic operation)
2、深入应用C++11 代码优化与工程级应用
- C(11)
- 11C
- [C/C++][2012-11-29] __attribute__ 详解
- 11-22C/C++/python程序编程
- 11/24 C/C++/Python程序bainchen
- Linux c 多线程 互斥量
- C多线程编程-互斥量
- c练习11
- C语言例题11:
- linux0.11 build.c
- c语言练习11
- 【C语言】11-指针
- 11,标准C
- 【C语言】11-指针
- C指针原理(11)
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