Implementierung von gegenseitigem Ausschluss und kritischem Abschnitt von C++-Funktionen in der gleichzeitigen Programmierung?

Bei der gleichzeitigen Programmierung werden Mutexe und kritische Abschnitte verwendet, um Datenrennen zu verhindern. Mutex ist eine Datenstruktur, die es jeweils nur einem Thread ermöglicht, auf eine gemeinsam genutzte Ressource zuzugreifen. Die spezifische Implementierung lautet wie folgt: Definieren Sie eine Mutex-Klasse mit einem atomaren Tag. Verwenden Sie zum Sperren die Methode test_and_set() und zum Entsperren die Methode clear(). Der kritische Abschnitt ist ein Codeabschnitt, der jeweils nur von einem Thread ausgeführt werden kann. Die spezifische Implementierung lautet wie folgt: Deklarieren Sie einen Mutex. Verwenden Sie den Wrapper lock_guard, um in kritischen Abschnitten auf freigegebene Ressourcen zuzugreifen.

C++-Funktionsimplementierung von gegenseitigem Ausschluss und kritischem Abschnitt in der gleichzeitigen Programmierung

Wenn bei der gleichzeitigen Programmierung mehrere Threads gleichzeitig auf gemeinsam genutzte Ressourcen zugreifen, ist es notwendig, Datenkonkurrenz zu verhindern und die Datenkonsistenz sicherzustellen. Mutexe und kritische Abschnitte sind zwei gängige Methoden, dies zu erreichen.

Gegenseitiger Ausschluss

Mutex ist eine Datenstruktur, die sicherstellt, dass jeweils nur ein Thread auf eine gemeinsam genutzte Ressource zugreifen kann. Mutexe werden normalerweise mit den folgenden Methoden implementiert:

class Mutex {
private:
    std::atomic_flag flag;

public:
    void lock() {
        while (flag.test_and_set(std::memory_order_acquire));
    }

    void unlock() {
        flag.clear(std::memory_order_release);
    }
};

Kritischer Abschnitt

Ein kritischer Abschnitt ist ein Codeabschnitt, den jeweils nur ein Thread ausführen kann. Kritische Abschnitte werden normalerweise mit der folgenden Syntax implementiert:

std::mutex mutex;

void critical_section() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
    // 共享资源的访问
}

Ein praktisches Beispiel

Stellen Sie sich ein Programm vor, das einen gemeinsamen Zähler enthält, den mehrere Threads gleichzeitig erhöhen können. Schützen Sie den Zähler mit einem Mutex:

Mutex counter_mutex;
int counter = 0;

void increment_counter() {
    counter_mutex.lock();
    counter++;
    counter_mutex.unlock();
}

Schützen Sie den Zähler mit einem kritischen Abschnitt:

std::mutex counter_mutex;

void increment_counter() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(counter_mutex);
    counter++;
}

Durch die Verwendung eines Mutex oder eines kritischen Abschnitts kann sichergestellt werden, dass nur ein Thread gleichzeitig den Zähler ändert, wodurch Datenrennen verhindert werden. Die richtige Wahl hängt von den Leistungs- und Komplexitätsanforderungen Ihrer spezifischen Anwendung ab.

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