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asdjy123

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分类专栏：文章文章标签：临界区

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本文深入分析了CRITICAL_SECTION在多线程编程中的作用及其实现方式，解释了其在互斥上的优势及为何常用于锁的实现。同时，通过代码示例展示了CRITICAL_SECTION在不同平台下的使用方法，以及如何优化其使用体验。最后，对比了CRITICAL_SECTION与其他同步机制如Mutex、Event等的区别，强调了同步概念的广泛性和CRITICAL_SECTION在特定场景下的高效性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

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为什么很多人都用CRITICAL_SECTION实现锁

2014-09-19 20:37

如题。CRITICAL_SECTION只能用于不同线程的互斥，而不能用于同步。因为同一个线程可以多次EnterCriticalSection。。为什么网上的代码，很多“锁”、“自动锁”的类，都是用CRITICAL_SECTION实现。如果使用的人不熟悉这个，很容易就会用错呀。

回复讨论(解决方案)

这是我找的一份代码

/*********************************/
#ifdef _WIN32
#include <Windows.h>
#else
#include <pthread.h>
#endif

#ifdef _WIN32
#define LOCK_MUTEXT CRITICAL_SECTION
#else
#define LOCK_MUTEXT pthread_mutex_t
#endif

class CThreadLock
{
public:
	CThreadLock(void){
		Init();
	}
	~CThreadLock(){
		Close();
	}
	void Lock(){
#ifdef _WIN32
		EnterCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_lock(&m_lock);
#endif
	}
	void UnLock(){
#ifdef _WIN32
		LeaveCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_unlock(&m_lock);
#endif
	}
//protected:
private:
	LOCK_MUTEXT m_lock;
	void Init(){
#ifdef _WIN32
InitializeCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_init(&m_lock);
#endif
	}
	void Close(){
#ifdef _WIN32
		DeleteCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_destroy(&m_lock);
#endif
	}
};

//定义一个自动加锁的类
CAutoLock{
public:
	CAutoLock(CThreadLock *pThreadLock){
		m_pThreadLock=pThreadLock;
		if (NULL!=m_pThreadLock)
		{
			m_pThreadLock->Lock();
		}
	}
	~CAutoLock(){
		if (NULL!=m_pThreadLock)
		{
			m_pThreadLock->UnLock();
		}
	}
private:
	CThreadLock * m_pThreadLock;
};
/*********************************/
#endif

CRITICAL_SECTION本来就是用来
在多线程的情况下
保证一段代码一次只会被一个线程执行

同一个线程的多次EnterCriticalSection，必然是先后执行的，会有什么问题？

假如你有一个数据库连接池。该连接池有一个“获取一个空闲连接”的对外接口，这个函数肯定需要加锁。如果锁用CRITICAL_SECTION实现，外部某个线程用你这个连接池，假如他需要俩连接就可能会有问题。

引用 2 楼 zilaishuichina 的回复:CRITICAL_SECTION本来就是用来
在多线程的情况下
保证一段代码一次只会被一个线程执行

同一个线程的多次EnterCriticalSection，必然是先后执行的，会有什么问题？假如你有一个数据库连接池。该连接池有一个“获取一个空闲连接”的对外接口，这个函数肯定需要加锁。如果锁用CRITICAL_……

如果A线程需要2个连接
那代码的执行顺序就是

//代码段1
Enter
//分配连接
Leave
//代码段2
Enter
//分配连接
Leave
//代码段3

如果此时同时B线程也需要申请连接，也没有问题啊

没看出来问题在哪啊

引用 3 楼 yunchao630 的回复:
引用 2 楼 zilaishuichina 的回复:CRITICAL_SECTION本来就是用来
在多线程的情况下
保证一段代码一次只会被一个线程执行

同一个线程的多次EnterCriticalSection，必然是先后执行的，会有什么问题？假如你有一个数据库连接池。该连接池有一个“获取一个空闲连接”的对外接口，这个函数肯定需要加锁。如果……

嗯，你说的对。但是假如这个接口是异步的就不行了吧，我不是抬扛，实际使用中，其他需求可能会导致这样。

我是在做windows嵌入式系统的驱动时，看到windows系统内核源码在做对象同步的时候通常都用的CRITICAL_SECTION，而且内核源码中还简单的封装好一个class，后来我就干脆把它保存起来，用于自己的项目中。

引用 4 楼 zilaishuichina 的回复:引用 3 楼 yunchao630 的回复:
引用 2 楼 zilaishuichina 的回复:CRITICAL_SECTION本来就是用来
在多线程的情况下
保证一段代码一次只会被一个线程执行

同一个线程的多次EnterCriticalSection，必然是先后执行的，会有什么问题？假如你有一个数据库连……

异步的代码也总有它需要顺序执行的地方

程序的执行流程无外乎顺序、分支、循环，总逃不出这三样的

所谓异步的实现，无外乎是
1、消息队列实现异步，逻辑需要的操作压入队列，一个一个的处理，处理完的callback。
2、链表定时轮询，处理完的callback。
不管是链表也好，队列也好，或者其他专门设计的容器也罢，那么只要这个容器有锁，不就又变回还是顺序的先后执行的情况了，异步的也没问题啊。

CriticalSection本来就是实现一块资源只被一个线程使用的
比如说 A线程占用了那块资源那么B线程就只能等A线程离开后B才能访问

如果LZ是想说 A,B线程都能同时访问的话
这可能就需要用到信号量来解决了。不过应该只限于只读操作。。

《30天自制操作系统》

那楼主打算用什么实现锁呢？
critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。
mutex是针对整个操作系统的。

mutex也是不能用于同步的。信号量和事件才能做到同步。我只是想看看大家都想法。最近看了一遍同步和互斥，突然想到的这些。。。

仅供参考

//循环向a函数每次发送200个字节长度（这个是固定的）的buffer,
//a函数中需要将循环传进来的buffer，组成240字节（也是固定的）的新buffer进行处理，
//在处理的时候每次从新buffer中取两个字节打印
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <io.h>
//Log{
#define MAXLOGSIZE 20000000
#define MAXLINSIZE 16000
#include <time.h>
#include <sys/timeb.h>
#include <stdarg.h>
char logfilename1[]="MyLog1.log";
char logfilename2[]="MyLog2.log";
static char logstr[MAXLINSIZE+1];
char datestr[16];
char timestr[16];
char mss[4];
CRITICAL_SECTION cs_log;
FILE *flog;
void Lock(CRITICAL_SECTION *l) {
    EnterCriticalSection(l);
}
void Unlock(CRITICAL_SECTION *l) {
    LeaveCriticalSection(l);
}
void LogV(const char *pszFmt,va_list argp) {
    struct tm *now;
    struct timeb tb;

    if (NULL==pszFmt||0==pszFmt[0]) return;
    _vsnprintf(logstr,MAXLINSIZE,pszFmt,argp);
    ftime(&tb);
    now=localtime(&tb.time);
    sprintf(datestr,"%04d-%02d-%02d",now->tm_year+1900,now->tm_mon+1,now->tm_mday);
    sprintf(timestr,"%02d:%02d:%02d",now->tm_hour     ,now->tm_min  ,now->tm_sec );
    sprintf(mss,"%03d",tb.millitm);
    printf("%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
    flog=fopen(logfilename1,"a");
    if (NULL!=flog) {
        fprintf(flog,"%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
        if (ftell(flog)>MAXLOGSIZE) {
            fclose(flog);
            if (rename(logfilename1,logfilename2)) {
                remove(logfilename2);
                rename(logfilename1,logfilename2);
            }
        } else {
            fclose(flog);
        }
    }
}
void Log(const char *pszFmt,...) {
    va_list argp;

    Lock(&cs_log);
    va_start(argp,pszFmt);
    LogV(pszFmt,argp);
    va_end(argp);
    Unlock(&cs_log);
}
//Log}
#define ASIZE    200
#define BSIZE    240
#define CSIZE      2
char Abuf[ASIZE];
char Cbuf[CSIZE];
CRITICAL_SECTION cs_HEX ;
CRITICAL_SECTION cs_BBB ;
struct FIFO_BUFFER {
    int  head;
    int  tail;
    int  size;
    char data[BSIZE];
} BBB;
int No_Loop=0;
void HexDump(int cn,char *buf,int len) {
    int i,j,k;
    char binstr[80];

    Lock(&cs_HEX);
    for (i=0;i<len;i++) {
        if (0==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%03d %04x -",cn,i);
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        } else if (15==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
            sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
            for (j=i-15;j<=i;j++) {
                sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
            }
            Log("%s\n",binstr);
        } else {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        }
    }
    if (0!=(i%16)) {
        k=16-(i%16);
        for (j=0;j<k;j++) {
            sprintf(binstr,"%s   ",binstr);
        }
        sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
        k=16-k;
        for (j=i-k;j<i;j++) {
            sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
        }
        Log("%s\n",binstr);
    }
    Unlock(&cs_HEX);
}
int GetFromRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    lent=0;
    Lock(cs);
    if (fbuf->size>=len) {
        lent=len;
        if (fbuf->head+lent>BSIZE) {
            len1=BSIZE-fbuf->head;
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,len1);
            len2=lent-len1;
            memcpy(buf+len1,fbuf->data           ,len2);
            fbuf->head=len2;
        } else {
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,lent);
            fbuf->head+=lent;
        }
        fbuf->size-=lent;
    }
    Unlock(cs);
    return lent;
}
void thdB(void *pcn) {
    char        *recv_buf;
    int          recv_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int          pb;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdB              thread begin...\n",cn);
    while (1) {
        Sleep(10);
        recv_buf=(char *)Cbuf;
        recv_nbytes=CSIZE;
        wc=0;
        while (1) {
            pb=GetFromRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,recv_buf,recv_nbytes);
            if (pb) {
                Log("%03d recv %d bytes\n",cn,pb);
                HexDump(cn,recv_buf,pb);
                Sleep(1);
            } else {
                Sleep(1000);
            }
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
}
int PutToRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    Lock(cs);
    lent=len;
    if (fbuf->size+lent>BSIZE) {
        lent=BSIZE-fbuf->size;
    }
    if (fbuf->tail+lent>BSIZE) {
        len1=BSIZE-fbuf->tail;
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,len1);
        len2=lent-len1;
        memcpy(fbuf->data           ,buf+len1,len2);
        fbuf->tail=len2;
    } else {
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,lent);
        fbuf->tail+=lent;
    }
    fbuf->size+=lent;
    Unlock(cs);
    return lent;
}
void thdA(void *pcn) {
    char        *send_buf;
    int          send_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int           a;
    int          pa;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdA              thread begin...\n",cn);
    a=0;
    while (1) {
        Sleep(100);
        memset(Abuf,a,ASIZE);
        a=(a+1)%256;
        if (16==a) {No_Loop=1;break;}//去掉这句可以让程序一直循环直到按Ctrl+C或Ctrl+Break或当前目录下存在文件No_Loop
        send_buf=(char *)Abuf;
        send_nbytes=ASIZE;
        Log("%03d sending %d bytes\n",cn,send_nbytes);
        HexDump(cn,send_buf,send_nbytes);
        wc=0;
        while (1) {
            pa=PutToRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,send_buf,send_nbytes);
            Log("%03d sent %d bytes\n",cn,pa);
            HexDump(cn,send_buf,pa);
            send_buf+=pa;
            send_nbytes-=pa;
            if (send_nbytes<=0) break;//
            Sleep(1000);
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
}
int main() {
    InitializeCriticalSection(&cs_log );
    Log("Start===========================================================\n");
    InitializeCriticalSection(&cs_HEX );
    InitializeCriticalSection(&cs_BBB );

    BBB.head=0;
    BBB.tail=0;
    BBB.size=0;

    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdA,0,(void *)1);
    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdB,0,(void *)2);

    if (!access("No_Loop",0)) {
        remove("No_Loop");
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    while (1) {
        Sleep(1000);
        if (No_Loop) break;//
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    Sleep(3000);
    DeleteCriticalSection(&cs_BBB );
    DeleteCriticalSection(&cs_HEX );
    Log("End=============================================================\n");
    DeleteCriticalSection(&cs_log );
    return 0;
}

critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。
mutex是针对整个操作系统的。
==>有道理

我记得EnterCriticalSection一开始会自旋，所以如果需要同步的操作时间比较短，那么CRITICAL_SECTION的效率更高

#ifdef _WIN32
        EnterCriticalSection(&m_lock);
#else
        pthread_mutex_lock(&m_lock);
#endif

这种写法真蛋疼
建议搞个公共定义头，头里

#ifdef _WIN32
#define XXX_LOCK(x) EnterCriticalSection(&x);
#else
#define XXX_LOCK(x) pthread_mutex_lock(&x);
#endif

下面就直接XXX_LOCK(m_lock)，不用那么多#ifdef,看起来也舒服

使用临界区主要是因为高效，进不去的时候自旋，这里就有个dwSpinCount，是自旋次数，当达到这个值得时候，还进不去的话就要进入内核态挂起等待。切换到内核态较之线程context切换成本很高。

On multiprocessor systems, if the critical section is unavailable, the calling thread spin dwSpinCount times before performing a wait operation on a semaphore associated with the critical section。

我是个初级菜鸟，来看看大鸟们怎么写程序

没错啊，很多时候用CRITICAL_SECTION 实现锁啊。锁的目的不就是对某一个资源的独享式占有。当然你也可以使用Mutex来实现锁。但是CRITICAL_SECTION是非内核对象（用户对象？不知怎么叫），Mutex是内核对象。内核对象的创建、释放、工作会比非内核对象慢，因为微软在实现这套机制时做了很多背后的工作，所以会慢。CRITICAL_SECTION的执行速度会更快，所以大家多数情况下使用CRITICAL_SECTION，除非需要跨进程来进行互斥或者锁才会使用Mutex。
这个链接讲的不错：http://blog.youkuaiyun.com/wwl33695/article/details/8349549

《Windows核心编程》

什么叫做不能用于同步？
你所理解的同步是什么？？
同步是一个广泛概念，如果有N个线程，我想让这个N个线程按照一定的顺序去访问一个数据，我的这个需求就是要线程“同步”，所有的互斥，等待，异步执行等等都是可以为了实现一个目的而诞生的，这个目的就是“同步”。

同一个线程是可以多次EnterCriticalSection，但是系统会保证，如果有一个线程已经EnterCriticalSection成功了，那在这个线程LeaveCriticalSection之前，不会有第二个线程EnterCriticalSection，这就可以达到线程按照一定的顺序访问数据，这看起来也像互斥。

注意 Event（事件），Mutex（互斥量），Semaphore（信号量），WaitableTimer（可等待定时器）这些都是同步（Synchronization ）对象，用于线程同步（Synchronization）。

至于你的问题，为什么常用临界区：因为上述同步对象都是内核对象，使用时会涉及到用户态和内核态的切换，所以开销比较大，而临界区是在用户态实现的一个轻量的同步机制，在使用时不会有频繁的内核态和用户态的切换，资源消耗很小，所以比较普遍。

引用 10 楼 wjb_yd 的回复:那楼主打算用什么实现锁呢？
critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。
mutex是针对整个操作系统的。mutex也是不能用于同步的。信号量和事件才能做到同步。我只是想看看大家都想法。最近看了一遍同步和互斥，突然想到的这些。。。

你确定你理解“同步”的意思了么。。。

引用 11 楼 yunchao630 的回复:引用 10 楼 wjb_yd 的回复:那楼主打算用什么实现锁呢？
critical_section效率要高一些，因为是针对同一个进程的。
mutex是针对整个操作系统的。mutex也是不能用于同步的。信号量和事件才能做到同步。我只是想看看大家都想法。最近看了一遍同步和互斥，突然想到的这些。。。

你确定你理解“同步”的……

质疑我的观点的时候请说出你的观点。
回复你这种帖子浪费口水浪费时间浪费金钱。

看错了，深表歉意。
但是还是建议发帖要质量。觉得别人的回复值得质疑就应该直接指出来，并且表述下自己的观点。

我觉得楼猪可以看看《Windows环境下32位汇编语言程序设计》

没问题啊，那连接就一个个地给，你理解的同步难道是并发的意思？

这是我找的一份代码

/*********************************/
#ifdef _WIN32
#include <Windows.h>
#else
#include <pthread.h>
#endif

#ifdef _WIN32
#define LOCK_MUTEXT CRITICAL_SECTION
#else
#define LOCK_MUTEXT pthread_mutex_t
#endif

class CThreadLock
{
public:
	CThreadLock(void){
		Init();
	}
	~CThreadLock(){
		Close();
	}
	void Lock(){
#ifdef _WIN32
		EnterCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_lock(&m_lock);
#endif
	}
	void UnLock(){
#ifdef _WIN32
		LeaveCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_unlock(&m_lock);
#endif
	}
//protected:
private:
	LOCK_MUTEXT m_lock;
	void Init(){
#ifdef _WIN32
InitializeCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_init(&m_lock);
#endif
	}
	void Close(){
#ifdef _WIN32
		DeleteCriticalSection(&m_lock);
#else
		pthread_mutex_destroy(&m_lock);
#endif
	}
};

//定义一个自动加锁的类
CAutoLock{
public:
	CAutoLock(CThreadLock *pThreadLock){
		m_pThreadLock=pThreadLock;
		if (NULL!=m_pThreadLock)
		{
			m_pThreadLock->Lock();
		}
	}
	~CAutoLock(){
		if (NULL!=m_pThreadLock)
		{
			m_pThreadLock->UnLock();
		}
	}
private:
	CThreadLock * m_pThreadLock;
};
/*********************************/
#endif

测试了上面的代码，设置了个全局变量，如何在两个函数里面调用CThreadLock的lock和unlock，发现在第个函数里锁不住这个全局变量啊，如何第一个函数还没有解锁，第二个函数就进入到临界区了，这问题纠结一天了，就指点啊