答案:c++多线程中通过std::mutex和std::lock_guard避免数据竞争。1. 包含头文件并声明互斥锁;2. 手动使用lock/unlock加解锁易出错;3. 推荐用std::lock_guard实现RaiI自动管理;4. 多线程并发执行后正确同步结果为200000。
在C++多线程编程中,多个线程同时访问共享数据可能导致数据竞争(data race),从而引发未定义行为。为了保证线程安全,可以使用互斥锁(std::mutex)来保护共享资源。通过加锁和解锁操作,确保同一时间只有一个线程能访问临界区代码。
1. 包含头文件并声明互斥锁
使用互斥锁前需要包含 mutex 头文件,并声明一个 std::mutex 对象:
#include <Thread>
#include <mutex>
#include <iostream>
std::mutex mtx; // 全局互斥锁对象
int shared_data = 0; // 要保护的共享数据
2. 使用 lock() 和 unlock() 手动加锁
在线程函数中调用 lock() 获取锁,操作完成后调用 unlock() 释放锁:
void increment() {
for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
mtx.lock(); // 加锁
++shared_data; // 安全访问共享数据
mtx.unlock(); // 解锁
}
}
注意:手动调用 lock/unlock 容易出错,比如忘记解锁或异常导致提前退出,可能造成死锁。
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3. 推荐使用 std::lock_guard 自动管理锁
利用 RAII(资源获取即初始化)机制,std::lock_guard 在构造时自动加锁,析构时自动解锁,更安全:
void increment() {
for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx); // 自动加锁
++shared_data; // 操作共享数据
// 离开作用域时自动解锁
}
}
即使中间抛出异常,也能保证锁被正确释放。
4. 创建多个线程验证线程安全
启动多个线程并发执行,并等待它们完成:
int main() {
std::thread t1(increment);
std::thread t2(increment);
t1.join();
t2.join();
std::cout << “Final value of shared_data: ” << shared_data << std::endl;
return 0;
}
如果没有使用互斥锁,最终结果可能小于 200000;加上锁后,结果应为预期值(前提是无其他竞态条件)。
基本上就这些。使用 std::mutex 配合 std::lock_guard 是C++中最常见且推荐的线程同步方式,简单有效,避免了资源泄漏和死锁风险。