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C++线程同步原语主要包括以下几种:
- 互斥锁(Mutex):互斥锁是最基本的同步原语,用于保护共享资源免受多个线程同时访问的影响。当一个线程获得互斥锁时,其他试图获得该锁的线程将被阻塞,直到锁被释放。
- 递归锁(Recursive Mutex):递归锁是一种特殊类型的互斥锁,允许同一个线程多次获得同一个锁而不会导致死锁。这在某些递归算法中非常有用。
- 定时锁(Timed Mutex):定时锁是一种可以指定等待时间的互斥锁。如果线程在指定的时间内无法获得锁,它将放弃并继续执行其他任务。
- 读写锁(Read-Write Lock):读写锁允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入。这可以提高并发性能,因为读取操作通常比写入操作更频繁。
- 自旋锁(Spinlock):自旋锁是一种特殊的互斥锁,当线程无法获得锁时,它将不断循环检查锁是否可用,而不是进入睡眠状态。这在锁被持有时间很短且线程切换开销较大的情况下非常有用。
- 条件变量(Condition Variable):条件变量是一种用于线程间通信的同步原语。它允许一个线程等待某个条件成立,同时释放互斥锁以允许其他线程运行。当条件成立时,等待的线程将被唤醒并重新获得互斥锁。
- 信号量(Semaphore):信号量是一种用于控制多个线程对共享资源访问的同步原语。它维护了一组计数器,每个计数器表示可用资源的数量。线程可以通过增加或减少计数器来请求或释放资源。
- 原子操作(Atomic Operation):原子操作是一种不可中断的操作,它可以确保在多线程环境中对共享变量的访问是原子的,即不会被其他线程干扰。C++11及更高版本提供了原子类型和相关的操作函数,如
std::atomic
。
这些同步原语可以单独使用,也可以组合使用以满足更复杂的同步需求。在使用这些原语时,需要特别注意避免死锁和其他并发问题。