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C 0x中如何在不使用信号量的情况下实现线程同步?

DDD
DDD原创
2024-12-19 08:26:17990浏览

How Can Thread Synchronization Be Achieved in C  0x Without Using Semaphores?

没有信号量的 C 0x:实现线程同步

C 0x 引入了各种增强功能,但一个值得注意的遗漏是包含信号量。信号量对于线程同步至关重要,它使线程能够发出事件信号并等待其完成。

问题陈述

在没有信号量的情况下,我们如何实现一种机制用于线程同步,如下例所示 POSIX 信号量用法:

void thread0(...)
{
  doSomething0();

  event1.wait();

  ...
}

void thread1(...)
{
  doSomething1();

  event1.post();

  ...
}

使用互斥体和条件变量的解决方案

一种有效的方法是使用互斥体和条件变量创建类似信号量的功能。代码如下:

#include <mutex>
#include <condition_variable>

class semaphore {
    std::mutex mutex_;
    std::condition_variable condition_;
    unsigned long count_ = 0; // Initialized as locked.

public:
    void release() {
        std::lock_guard<decltype(mutex_)> lock(mutex_);
        ++count_;
        condition_.notify_one();
    }

    void acquire() {
        std::unique_lock<decltype(mutex_)> lock(mutex_);
        while(!count_) // Handle spurious wake-ups.
            condition_.wait(lock);
        --count_;
    }

    bool try_acquire() {
        std::lock_guard<decltype(mutex_)> lock(mutex_);
        if(count_) {
            --count_;
            return true;
        }
        return false;
    }
};

用法

此自定义信号量可以按以下方式使用:

semaphore event1;

void thread0(...)
{
  doSomething0();

  event1.acquire();

  ...
}

void thread1(...)
{
  doSomething1();

  event1.release();

  ...
}

比较仅互斥

这种方法与单独使用互斥体相比,它具有以下几个优点:

  • 它消除了在不同线程中获取和释放相同互斥体的歧义,这可能导致死锁。
  • 它确保线程 1 确实不在thread0之前获取互斥锁。
  • 它提供了一个额外的try_acquire()方法用于非阻塞获取

通过利用此自定义信号量实现,您可以在 C 0x 中有效地实现线程同步,而无需显式信号量支持。

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