C++ 多线程、锁、临界区、自解锁与原子操作

最新推荐文章于 2025-06-03 18:51:41 发布

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C++11引入线程库，通过创建线程函数实现多线程。多线程抢占式执行时，需使用锁保护临界区资源，防止打印等操作乱序。自解锁能确保临界区资源在对象生命周期结束后自动释放，解决未解锁问题。原子操作提供不可分割的CPU操作，适用于简单共享操作，提高效率并保证安全性。在多线程中，原子类型是共享基本数据类型的安全选择。

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C++ 11 引入了线程库， #include <thread>
一般简单的，编写一个线程执行的函数，传递给thread去开启线程，就可以简单的实现多线程程序。

void WorkFun(int param)
{
	...
	for(int i = 0;i<4;i++)
	{
		cout<<param<<"Hello, other thread." <<n << endl;
	}
	...
}
int main()
{
	thread t[4];
	for(int i = 0;i<4;i++)
	{
		t[i] = thread(WorkFun,param);
	}
}

多线程操作是抢占式执行，当多线程对某一个临界区资源进行访问或修改时，应该对临界区进行加锁,被锁所住的区域称为临界区。
例如上例中，cout标准输出流被多线程抢占式输出时，会造成打印结果乱序的结果。因此对其进行加锁。需要注意的是：频繁的加锁和解锁对性能的消耗是不可忽略的。

#include <mutex>
mutex m;
    void WorkFun(int param)
    {
    	...
    	for(int i = 0;i<4;i++)
    	{
    		m.lock();
    		cout<<param<<"Hello, other thread." <<n << endl;
    		m.unlock();
    	}
    	...
    }

对临界区加了所之后，如果临界区内的代码出现异常，或其它原因导致没有解锁或解锁代码没有执行，那么会形成临界区资源无法释放，让其它线程会一直在加锁出阻塞。
因此，C++ 提供自解锁，对临界区的资源自动进行释放。自解锁的工作原理是：当自解锁的对象创建成功的时候，对它下面的代码进行加锁，当其生命周期结束的时，对加锁的临界区自动进行释放。