C++线程安全：共享数据的完美守护者

2024-01-28 08:22 由架构师老卢发表于 #后端开发

概述：C++中，为解决线程间共享数据问题，常用互斥锁。通过定义共享数据和互斥锁，编写线程函数，并在操作前使用互斥锁，确保线程安全。在实际应用中，注意选择合适的同步工具和控制互斥锁粒度，提高并发性能。

在C++中，线程间共享数据可能会导致竞态条件（Race Condition）和数据不一致性的问题。为了解决这些问题，我们可以使用互斥锁（Mutex）来保护共享数据，确保一次只有一个线程可以访问它。以下是一步一步的详细说明，包括源代码和注释：

步骤1：包含必要的头文件

首先，你需要包含C++标准库提供的线程和互斥锁相关的头文件。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

步骤2：定义共享数据和互斥锁

定义你要在线程间共享的数据以及一个互斥锁来保护这个共享数据。

// 共享的数据
int sharedData = 0;

// 互斥锁，用于保护共享数据
std::mutex mutex;

步骤3：编写线程函数

编写实际的线程函数，对共享数据进行操作。

void threadFunction(int threadId) {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        // 使用互斥锁保护共享数据
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);

        // 对共享数据进行操作
        sharedData++;
        
        // 输出当前线程对共享数据的操作
        std::cout << "Thread " << threadId << ": Shared Data = " << sharedData << std::endl;
    }
}

步骤4：主函数中创建并启动线程

在主函数中创建并启动多个线程，确保它们能够访问共享数据。

int main() {
    // 创建两个线程，并启动它们
    std::thread thread1(threadFunction, 1);
    std::thread thread2(threadFunction, 2);

    // 等待两个线程执行完毕
    thread1.join();
    thread2.join();

    return 0;
}

步骤5：编译和运行

使用你的C++编译器编译上述代码，并运行生成的可执行文件。观察输出结果，确认互斥锁成功保护了共享数据，避免了竞态条件和数据不一致性的问题。

以上步骤提供了一个基本的线程同步机制，但在实际应用中，可能需要根据程序的需求选择更复杂的同步工具，如条件变量、信号量等。同样，注意要控制互斥锁的粒度，以免过多地使用锁导致性能问题。