C++ 同步与互斥案例

阅读本文章前默认你已接触了多线程并有过简单的使用。若有不足也欢迎指出。

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互斥

解释： 互斥通常是指临界资源（同时只允许一个线程操作的共享资源）访问的互斥。某些情况下临界资源的访问如果不进行互斥限制，则有可能产生脏读脏写的问题。
互斥的使用：

1. 引入头文件

#include <mutex>

2. 定义互斥量

mutex mtx;

3. 给临界资源上锁与解锁

mtx.lock();
临界资源
mtx.unlock();

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同步

解释： 同步通常是指线程间的同步，要求线程1先执行线程2后执行（就如同先做饭后吃饭且不能颠倒）。若多线程并发执行时未考虑本应考虑的线程同步问题，程序会发生不可预料的错误。
同步的使用：
注：信号量机制是C++20后支持的操作，注意调整编译器支持的C++版本

1. 引入头文件

#include <semaphore>

2. 定义信号量

std::counting_semaphore sm(0);

信号量：初始值设为0，若信号量执行release()操作，则信号量+1；若信号量执行acquire()操作，则信号量-1；若信号量执行了acquire()操作后小于1，则线程阻塞并加入阻塞队列。直到信号量被执行了release()操作，操作系统会从阻塞队列中恢复最先进入阻塞队列的一个线程。
注：互斥量为最简单的二元信号量，初始值为1。

3. 控制线程同步（P/V操作）

//生产者线程

生产者生产
sm.release(); 

//消费者线程

sm.acquire();
消费者消费

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由线程的同步与互斥引出的经典问题还有许多，感兴趣可以深入研究。如：

• 单生产者和单消费者问题
• 多生产者与多消费者问题
• 哲学家进餐问题
• 等等