同時プログラミングにおける C++ 関数のロックと同期メカニズム?

C 同時プログラミングにおける関数ロックと同期メカニズムは、マルチスレッド環境でのデータへの同時アクセスを管理し、データの競合を防ぐために使用されます。主なメカニズムには以下が含まれます。 Mutex (ミューテックス): 一度に 1 つのスレッドだけがクリティカル セクションにアクセスすることを保証する低レベルの同期プリミティブ。条件変数: スレッドが条件が満たされるまで待機できるようにし、スレッド間通信を提供します。アトミック操作: 単一命令操作。変数またはデータのシングルスレッド更新を保証して競合を防ぎます。

#C コンカレント プログラミングにおける関数ロックと同期のメカニズム

マルチスレッド環境でコンカレント プログラミングを実行する場合、データを管理します。アクセスは重要です。 C では、関数のロックと同期を実装するためのメカニズムがいくつか提供されており、データ競合やその他のスレッド セーフティの問題を防ぐのに役立ちます。

Mutex (ミューテックス)

ミューテックスは、1 つのスレッドのみが重要なセクション (共有データまたはリソース) にアクセスできるようにする低レベルの同期プリミティブです。クリティカル セクションに入る前に、スレッドはミューテックスを取得し、クリティカル セクションを出た後にミューテックスを解放する必要があります。

std::mutex mu;
void critical_section() {
  // 获得互斥量
  std::lock_guard<std::mutex> lock(mu);

  // 临界区代码...

  // 释放互斥量（自动释放）
}

条件変数

条件変数を使用すると、スレッドは特定の条件が満たされるまで待機できます。スレッドは、別のスレッドがシグナルを送信するまで、条件変数を待機できます。

std::condition_variable cv;
std::mutex mu;

void waiting_thread() {
  // 获得互斥量
  std::unique_lock<std::mutex> lock(mu);

  // 在条件变量上等待
  cv.wait(lock);

  // 条件满足（可选），进行后续操作...

  // 释放互斥量
}

void signalling_thread() {
  // 获得互斥量
  std::lock_guard<std::mutex> lock(mu);

  // 条件得到满足，发送信号
  cv.notify_one();

  // 释放互斥量（自动释放）
}

アトミック操作

アトミック操作は、実行中に他のスレッドによって中断できない単一の命令です。これを使用すると、変数またはデータのシングルスレッド更新を確実に行うことができます。

std::atomic_flag busy_flag = ATOMIC_FLAG_INIT;

void set_busy_flag() {
  // 原子方式地设置 busy_flag
  busy_flag.test_and_set(std::memory_order_release);
}

bool is_busy() {
  // 原子方式地获取 busy_flag 的值
  return busy_flag.test(std::memory_order_acquire);
}

実際的なケース

スレッドが共有カウンタ変数にアクセスする必要があるマルチスレッド アプリケーションを考えてみましょう。データ競合を防ぐために、ミューテックスを使用してカウンターへのアクセスを同期します。

std::mutex mu;
int counter = 0;

void increment_counter() {
  // 获得互斥量
  std::lock_guard<std::mutex> lock(mu);

  // 增加计数器
  ++counter;
}

これらの同期メカニズムを使用すると、マルチスレッド環境でのデータへの安全かつ効率的なアクセスと共有を確保できます。

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