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C++0x概览:多线程(2)

作者 佚名技术 来源 程序设计 浏览 发布时间 2012-06-29

数据保护

同许多线程API一样,C++0x用互斥来保护共享数据。有四种互斥类型:

Non-recursive (std::mutex)

Recursive (std::recursive_mutex)

允许锁超时的non-recursive (std::timed_mutex)

允许锁超时的recursive (std::recursive_timed_mutex)

如果你试图在一个线程上锁(lock)一个non-recursive mutex两次而当中没有unlock它的话,会产生未知结果。递归recur6sive mutex只是增加锁的计数,因此必须确保你unlock和lock的次数相同,其他线程才可能锁这个mutex。

通常我们用模板类std::unique_lock<>和std::lock_guard<>来lock和unlock一个mutex。这些类在构造函数中lock一个mutex,在析构函数中unlock它。因此,如果你用的是局部变量,你的mutex会在退出作用域时自动被unlock。

std::mutex m;
  my_class data;
  void foo()
  {
    std::lock_guard<std::mutex> lk(m);
    process(data);
}  // mutex unlocked here

std::lock_guard只能像上面这样使用。而std::unique_lock允许延迟lock、设置超时,以及在对象销毁之前unlock。如果你选择std::timed_mutex来设置锁超时的话,那需要使用std::unique_lock:

std::timed_mutex m;
  my_class data;
  void foo()
  {
    std::unique_lock<std::timed_mutex>
      lk(m,std::chrono::milliseconds(3)); // wait up to 3ms
    if(lk) // if we got the lock, access the data
      process(data);
}  // mutex unlocked here

由于这些lock类是模板,因此他们可以用于所有标准的mutex类型,以及提供了lock()和unlock()函数的扩展类型。

避免死锁

有时候,我们需要锁多个mutex。如果控制不力,可能导致死锁(deadlock):两个线程都试图锁相同的mutex,每个线程都锁住一个mutex,而等待另外一个线程释放其他的mutex。C++0x考虑到了这个问题,你可以使用std::lock函数来一次锁住多个mutex,而不必冒着死锁的危险来一个一个地锁:

struct X
  {
    std::mutex m;
    int a;
    std::string b;
  };
  void foo(X& a,X& b)
  {
    std::unique_lock<std::mutex> lock_a(a.m,std::defer_lock);
    std::unique_lock<std::mutex> lock_b(b.m,std::defer_lock);
    std::lock(lock_a,lock_b);
    // do something with the internals of a and b
  }

在上面的例子中,如果你不使用std::lock的话,将很可能导致死锁(如一个线程执行foo(x,y), 另一个执行foo(y,x))。加上std::lock后,则是安全的。

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