c++ c++20 std::barrier c++如何使用屏障同步线程

胖宇大大_6024

胖宇大大_6024

2026-04-04

183人浏览

原创

std::barrier在c++20中需用正整数阈值初始化(如std::barrier{4}),线程调用arrive_and_wait()阻塞等待全员到达;它不可拷贝或移动,因语义要求生命周期严格绑定共享作用域,须通过引用或指针传递。

c++ c++20 std::barrier c++如何使用屏障同步线程

std::barrier 在 C++20 中怎么初始化和等待

std::barrier 是 C++20 引入的轻量级线程同步原语,用于让一组线程在某个点集体等待,直到全部到达才一起继续。它比 std::latch 更适合循环场景(比如多轮并行计算),因为可重复使用。

初始化时必须指定参与线程数(即“阈值”),且不能为 0:

std::barrier barrier{4}; // 4 个线程共同等待

每个线程调用 arrive_and_wait() 进入屏障点;该函数会阻塞,直到所有线程都调用过一次(或更多次,取决于 arrive 次数):

  • 若只调用 arrive_and_wait(),等价于“抵达 + 等待”,内部自动计数 +1
  • 若需提前抵达(比如某线程工作更快),可用 arrive() 单独计数,之后再调用 wait()
  • arrive() 返回 std::barrier::arrival_token,但一般无需手动管理,除非要定制到达逻辑

为什么 std::barrier 不支持 move 和 copy

std::barrier 的拷贝构造、移动构造、赋值运算符都被显式删除了 —— 它是不可复制、不可移动的类型。这不是设计疏漏,而是语义要求:屏障对象代表一个共享同步点,其生命周期必须严格绑定到所有参与线程都能访问的作用域中。

常见误用:

  • 把 std::barrier 作为参数传给线程函数(未用引用或指针)→ 编译失败:use of deleted function 'std::barrier<...>::barrier(const std::barrier<...>&)'</...></...>
  • 试图 std::move 到 lambda 捕获列表 → 同样触发删除函数报错

正确做法:用指针或引用传递,例如:

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载
std::barrier barrier{num_threads};
for (int i = 0; i 

<h3>std::barrier 的 completion phase 怎么用</h3>
<p><code>std::barrier</code> 支持可选的 completion phase 函数,在每次所有线程抵达后、释放等待前执行。这个函数由**其中一个线程**(不指定是哪一个)同步调用,常用于做聚合操作或状态更新。</p>
<p>注意点:</p>
  • completion function 必须是无参、无返回值的可调用对象(如 lambda、函数指针)
  • 它运行在线程上下文中,不能抛异常(否则调用 std::terminate)
  • 它与 barrier 的生命周期强绑定:如果 barrier 被销毁时还有线程在 wait(),行为未定义

示例(每轮结束后重置计数器):

int global_counter = 0;
std::barrier barrier{4, []{ global_counter = 0; }};
// 所有线程调用 arrive_and_wait() 后,恰好一个线程会执行 global_counter = 0

std::barrier 和 std::latch、std::semaphore 的关键区别

三者都用于线程同步,但语义和适用场景不同:

  • std::latch:一次性计数器,count_down() 递减,wait() 阻塞直到归零;不可重用,适合“启动信号”或“结束等待”
  • std::barrier:循环计数器,每次全员抵达后自动重置;适合多轮并行迭代(如数值模拟的 time step)
  • std::semaphore:通用资源计数,支持任意增减(acquire()/release());但没有“全体就绪”的语义,也不保证唤醒顺序

性能上,std::barrier 实现通常基于 futex 或类似内核机制,在 Linux 上能避免不必要的用户态调度开销;但若只用一次,std::latch 更轻量。

容易忽略的一点:completion function 的执行时机是在“所有线程已抵达、但尚未被唤醒”之间,此时其他线程仍处于阻塞状态 —— 所以它适合做原子状态切换,但不适合做耗时操作(会拖慢整个屏障释放)。

C++免费学习笔记(深入):立即使用
在学习笔记中,你将探索 C++ 的入门与实战技巧!

相关文章

c++速学教程(入门到精通)
c++速学教程(入门到精通)

c++怎么学习?c++怎么入门?c++在哪学?c++怎么学才快?不用担心,这里为大家提供了c++速学教程(入门到精通),有需要的小伙伴保存下载就能学习啦!

下载

相关标签:

c++

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

相关专题

更多
java基础知识汇总
java基础知识汇总

java基础知识有Java的历史和特点、Java的开发环境、Java的基本数据类型、变量和常量、运算符和表达式、控制语句、数组和字符串等等知识点。想要知道更多关于java基础知识的朋友,请阅读本专题下面的的有关文章,欢迎大家来php中文网学习。

2023.10.24

6084

49

Go语言中的运算符有哪些
Go语言中的运算符有哪些

Go语言中的运算符有:1、加法运算符;2、减法运算符;3、乘法运算符;4、除法运算符;5、取余运算符;6、比较运算符;7、位运算符;8、按位与运算符;9、按位或运算符;10、按位异或运算符等等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2024.02.23

2964

5

php三元运算符用法
php三元运算符用法

本专题整合了php三元运算符相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

2025.10.17

1772

13

c语言const用法
c语言const用法

const是关键字,可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍:1、声明常量,const关键字可用于声明常量,常量的值在程序运行期间不可修改,常量可以是基本数据类型,如整数、浮点数、字符等,也可是自定义的数据类型;2、函数参数中的const修饰符,const关键字可用于函数的参数中,表示该参数在函数内部不可修改等等。

2023.09.20

2218

7

lambda表达式
lambda表达式

Lambda表达式是一种匿名函数的简洁表示方式,它可以在需要函数作为参数的地方使用,并提供了一种更简洁、更灵活的编码方式,其语法为“lambda 参数列表: 表达式”,参数列表是函数的参数,可以包含一个或多个参数,用逗号分隔,表达式是函数的执行体,用于定义函数的具体操作。本专题为大家提供lambda表达式相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.09.15

1011

5

python lambda函数
python lambda函数

本专题整合了python lambda函数用法详解,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

2025.11.08

345

7

Python lambda详解
Python lambda详解

本专题整合了Python lambda函数相关教程,阅读下面的文章了解更多详细内容。

2026.01.05

534

7

C++ Lambda 表达式与函数式编程
C++ Lambda 表达式与函数式编程

深入讲解 C++ Lambda 表达式与函数式编程范式,涵盖 Lambda 基础语法与返回值推导、值捕获与引用捕获的区别与陷阱、初始化捕获(C++14 广义捕获)、泛型 Lambda(auto 参数)、mutable 关键字修改捕获变量、std::function 类型擦除与函数包装、std::bind 参数绑定(及其被 Lambda 替代的趋势)、Lambda 在 STL 算法(sort/transform/for_each/remo

2026.05.06

689

22

Java 函数式接口与 Lambda 进阶技巧
Java 函数式接口与 Lambda 进阶技巧

在 Java Stream 基础之上进一步深入函数式编程,涵盖 @FunctionalInterface 注解与自定义函数式接口设计、四种方法引用(静态/实例/对象/构造器)的使用场景、Lambda 中的 effectively final 变量捕获规则、函数组合(andThen/compose)与柯里化技巧、Comparator 链式比较器构建、CompletableFuture 异步函数式编排、Reactor / RxJava 响应

2026.05.08

408

28

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C++ Core Guidelines
C++ Core Guidelines

共0课时 | 0人学习

C++ Reference
C++ Reference

共0课时 | 0人学习

C++ 官方标准说明
C++ 官方标准说明

共0课时 | 0人学习