Quels sont les mécanismes de coopération des fonctions C++ en programmation concurrente ?

La programmation simultanée C++ fournit des mécanismes de collaboration, notamment des mutex, des variables de condition, des sémaphores et des variables atomiques, pour coordonner les interactions des threads et éviter les conflits et les blocages. Ces mécanismes incluent : Mutex : protègent les ressources partagées, garantissant l'accès à un seul thread à la fois. Variable de condition : permet à un thread d'attendre qu'une condition soit remplie et d'être averti. Sémaphore : limite le nombre de threads pouvant accéder aux ressources partagées en même temps. Variables atomiques : assurez les opérations atomiques sur les variables partagées et évitez la concurrence des données.

Mécanisme de collaboration de fonctions C++ en programmation simultanée

En programmation simultanée, le mécanisme de collaboration permet à plusieurs fonctions de travailler ensemble sans conflit ni impasse. C++ fournit une variété de mécanismes de collaboration conçus pour augmenter l'évolutivité et l'efficacité des applications simultanées.

Mutex (Mutex)

Un mutex est une variable qui protège une ressource partagée d'un accès simultané. Il garantit qu'un seul thread peut accéder à une ressource protégée en acquérant et en libérant des verrous.

std::mutex m;

void thread_function() {
  // 获得互斥量锁
  m.lock();

  // 访问共享资源

  // 释放互斥量锁
  m.unlock();
}

Variable de condition

La variable de condition est utilisée pour attendre qu'une certaine condition soit remplie. Il peut notifier les fils de discussion en attente via la fonction wait() 函数等待条件变为真，也可以通过 notify_one() 或 notify_all().

std::condition_variable cv;
std::mutex m;
bool condition_met = false;

void waiting_thread_function() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  while (!condition_met) {
    cv.wait(lock);
  }
}

void signalling_thread_function() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
  condition_met = true;

  // 通知等待的线程
  cv.notify_all();
}

Semaphore (Semaphore)

Semaphore est utilisé pour limiter le nombre de threads pouvant accéder aux ressources partagées en même temps. Il est implémenté via un compteur qui représente le nombre de threads pouvant accéder simultanément à la ressource.

std::counting_semaphore<int> semaphore(2);

void thread_function() {
  // 获取许可证，允许访问资源
  semaphore.acquire();

  // 访问共享资源

  // 释放许可证
  semaphore.release();
}

Variable atomique

La variable atomique est un type de variable spécial qui garantit l'accès atomique aux variables partagées. Il utilise des instructions matérielles spécifiques pour garantir que les opérations de lecture et d'écriture des variables sont indivisibles, évitant ainsi les courses de données.

std::atomic<int> counter = 0;

void thread_function() {
  // 原子增加计数器
  counter.fetch_add(1);
}

Cas pratique : problème producteur-consommateur

Le problème producteur-consommateur est un problème classique en programmation concurrente, impliquant des threads producteurs et des threads consommateurs. Les threads producteurs produisent et insèrent des éléments dans une file d'attente partagée, tandis que les threads consommateurs suppriment les éléments de la file d'attente et les consomment.

En utilisant le mécanisme de collaboration ci-dessus, nous pouvons résoudre ce problème de manière sûre et fiable :

• Utilisez un mutex pour protéger la file d'attente contre les accès simultanés.
• Utilisez des variables de condition pour informer les consommateurs que de nouveaux éléments sont dans la file d'attente.
• Utilisez des sémaphores pour limiter le nombre de threads consommateurs pouvant consommer des éléments en même temps.

En combinant ces mécanismes de collaboration, nous pouvons créer des implémentations producteur-consommateur efficaces et sans verrouillage.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!