std线程锁

C 11中的线程锁（std::thread）和同步机制

随着多核处理器的普及，多线程编程变得越来越重要。在C 11标准中，引入了对多线程的支持，包括线程库（std::thread）、互斥锁（std::mutex）、条件变量（std::condition_variable）等同步机制。这些工具帮助开发者编写出更高效、更安全的并发程序。本文将探讨C 11中的线程锁和同步机制。

线程库（std::thread）

std::thread是C 11中引入的线程库的一部分，它允许开发者创建和管理线程。使用std::thread可以轻松地将任务分配给不同的线程执行。

#include 

void task() {
    // 任务代码
}

int main() {
    std::thread t(task);
    t.join(); // 等待线程结束
    return 0;
}

互斥锁（std::mutex）

在多线程程序中，共享数据的同步访问是一个常见问题。std::mutex提供了一种机制，可以确保一次只有一个线程可以访问共享资源。

#include 

std::mutex mtx; // 全局互斥锁

void sharedFunction() {
    std::lock_guard lock(mtx);
    // 临界区：共享资源访问
}

std::lock_guard是一个作用域锁定器，它在构造时自动获取互斥锁，并在析构时释放互斥锁。

锁的其他用法

除了std::lock_guard，C 11还提供了其他几种锁定机制：

std::unique_lock： std::unique_lock提供了更灵活的锁定和解锁机制，允许转移锁的所有权。
std::lock： std::lock函数可以一次性锁定多个互斥锁，防止死锁的发生。

条件变量（std::condition_variable）

条件变量用于线程间的同步，允许一个或多个线程在某个条件满足之前挂起，并在条件满足时被唤醒。

#include 

std::mutex cv_m;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void worker_thread() {
    std::unique_lock lock(cv_m);
    cv.wait(lock, []{ return ready; });  // 等待条件满足
    // 处理数据
}

void main_thread() {
    {
        std::lock_guard lock(cv_m);
        // 准备数据
        ready = true;
    } // unlock mutex
    cv.notify_one(); // 唤醒一个等待的线程
}

原子操作（std::atomic）

对于简单的共享数据，使用原子类型和操作可以避免使用互斥锁，从而减少性能开销。

#include 

std::atomic count(0);

void increment() {
    count.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
}

结论

C 11的线程库和同步机制为开发者提供了强大的工具，以编写高效、安全的多线程程序。通过std::thread创建和管理线程，使用std::mutex和std::condition_variable同步线程间的访问，以及利用std::atomic进行无锁编程，开发者可以构建出响应快速、资源利用高效的并发应用程序。正确理解和使用这些工具对于开发现代软件至关重要。