勇探多线程迷阵：C++中的互斥量

2023-11-15 21:00:36

在多线程编程中，互斥量（mutex）是一个重要的同步机制，它能够确保同一时刻只有一个线程访问共享资源，防止竞争条件和死锁的发生。在这篇文章中，我们将深入探究互斥量在C++中的应用，学习如何使用它来实现安全的共享数据访问。

揭秘互斥量的魅力

互斥量，顾名思义，就是“互斥的量”。它是一种特殊的变量，在任何时刻只能有一个线程持有它的锁，其他线程必须等待锁的释放才能访问受保护的共享资源。这种机制可以有效地防止竞争条件和死锁的发生。

在C++中，互斥量通常使用std::mutex类来实现。std::mutex提供了两个主要的操作：lock()和unlock()。lock()方法用于获取互斥量的锁，unlock()方法用于释放互斥量的锁。只有在成功获取锁之后，线程才能访问受保护的共享资源。

轻松驾驭互斥量

使用互斥量保护共享资源非常简单，只需要遵循以下步骤：

创建互斥量对象。
在访问共享资源之前，使用lock()方法获取互斥量的锁。
访问共享资源。
访问完成后，使用unlock()方法释放互斥量的锁。

例如，以下代码演示了如何使用互斥量保护一个共享的计数器：

#include <iostream>
#include <mutex>

using namespace std;

class Counter {
public:
  void increment() {
    // 获取互斥量的锁
    unique_lock<mutex> lock(m_mutex);

    // 更新计数器
    ++m_count;

    // 释放互斥量的锁
    lock.unlock();
  }

  int get() {
    // 获取互斥量的锁
    unique_lock<mutex> lock(m_mutex);

    // 返回计数器值
    return m_count;

    // 释放互斥量的锁
    lock.unlock();
  }

private:
  mutex m_mutex; // 互斥量对象
  int m_count = 0; // 计数器
};

int main() {
  Counter counter;

  // 创建多个线程并发地更新计数器
  vector<thread> threads;
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    threads.emplace_back([&counter] {
      for (int j = 0; j < 1000; ++j) {
        counter.increment();
      }
    });
  }

  // 等待所有线程完成
  for (auto& thread : threads) {
    thread.join();
  }

  // 打印最终的计数器值
  cout << "Final count: " << counter.get() << endl;

  return 0;
}