C++并发编程实战 #2 在线程间共享数据

2024-06-10 13:04

本文主要是介绍C++并发编程实战 #2 在线程间共享数据,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

用互斥保护数据

在C++中,通过构造mutex的实例来创建互斥,调用成员函数lock()对其进行加锁,调用unlock()进行解锁。

不推荐直接使用成员函数进行加锁和解锁,因为若按此处理,则在函数的每条代码路径上都要调用unlock(),包括由于异常导致退出的路径。

因此,使用lock_guard<>来进行加锁和解锁。其在构造时给互斥加锁,在析构时解锁,从而保证互斥总被正确解锁。

int a = 0;
mutex m;void func() {lock_guard<mutex> guard(m);for (int i = 0; i < 10000; i++)a++;
}void otherfunc() {lock_guard<mutex> guard(m);for (int i = 0; i < 10000; i++)a++;
}int main()
{cout << a << endl;thread t1(func);thread t2(otherfunc);t1.join();t2.join();cout << a << endl;return 0;
}

指针或引用会造成互斥保护失效

class some_data{int a;string b;
public:void do_sth();
};class data_wrapper{some_data data;mutex m;
public:template<typename Function>void process_data(Function func){lock_guard<mutex> l(m);func(data);}
};some_data* unprotected;void malicious_function(some_data& protected_data){unprotected = &protected_data;
}data_wrapper x;void foo(){x.process_data(malicious_function);unprotected->do_sth();
}

在上面的例子中,process_data()函数内用lock_guard保护了数据的共享。但是,其参数是使用者提供的函数。

在foo()中,传入malicious_function,绕过了保护,直接调用了do_sth。

对于这种问题,C++线程库没有处理的方法,只有靠开发者正确的锁定互斥。

不得向锁所在的作用域之外传递指针和引用,指向受保护的数据。无论是通过函数返回值将它们保存到对外可见的内存,还是将它们作为参数传递给使用者提供的函数。

接口固有的条件竞争

在涉及到接口的情况下,有可能遇到条件竞争。如果多线程对同一个栈数据结构使用互斥进行数据读写操作,在线程调用empty()或size()时,返回值可能是正确的,但是一旦函数返回,其他线程不再受限,那么就能自由的访问栈容器,可能会有其他数据出栈或入栈,令前面的线程得到的结果失效。

stack<int> s;
if(!s.empty()){int value = s.top();s.pop();do_sth(value);
}

在empty与top()中间,可能会有其他线程调用pop()。这是典型的条件竞争,根本原因在于函数接口,即使在内部使用互斥保护栈容器中的元素,也无法防范。

需要将接口函数定义为线程安全的,例如重写一个线程安全的threadsafe_stack类。

这篇关于C++并发编程实战 #2 在线程间共享数据的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1048233

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