C++ 並發程式設計中記憶體存取問題及解決方法？

在 C 並發程式設計中，共享記憶體存取問題包括資料競爭、死鎖和飢餓。解決方案有：原子操作：確保對共享資料的存取是原子性的。互斥鎖：一次只允許一個執行緒存取臨界區。條件變數：執行緒等待某個條件滿足。讀寫鎖：允許多個執行緒並發讀取，但只能允許一個執行緒寫入。

C 並發程式設計中的記憶體存取問題及解決方案

在多執行緒環境中，多個執行緒可能會同時存取共享內存，這可能會導致記憶體存取問題。為了解決這些問題，C 引入了多執行緒安全機制。

常見的記憶體存取問題

• 資料競爭：當多個執行緒同時修改共享資料時，會導致資料競爭。
• 死鎖：當多個執行緒彼此等待釋放鎖定時，導致死鎖。
• 飢餓：當某個執行緒在等待鎖定時，永遠無法獲得鎖，導致飢餓。

解決方案

C 中提供了以下解決方案來解決記憶體存取問題：

• 原子運算：使用原子操作，確保對共享資料的存取是原子性的，即要么一次性完成，要么根本不完成。
• 互斥鎖：使用互斥鎖，確保一次只允許一個執行緒存取臨界區（共享資料）。
• 條件變數：使用條件變量，讓執行緒等待某個條件滿足。
• 讀寫鎖：使用讀寫鎖，允許多個執行緒並發讀取共享數據，但只能允許一個執行緒寫入。

實戰案例：

以下是如何使用互斥鎖來保護共享資源的範例：

#include <mutex>

std::mutex m;

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

在上面的範例中，m 是一個互斥鎖。 increment_counter 函數使用 lock_guard 取得鎖，確保在執行增量操作期間不會有其他執行緒存取 counter 變數。

注意事項：

• 確保妥善使用同步機制，避免死鎖。
• 盡可能使用非阻塞同步原語，例如原子運算。
• 在高並發場景中，使用細粒度的鎖，將臨界區縮小到最小範圍。

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