c++11多线程记录3： 数据争用和Mutex的使用
2024-09-06 10:25:49
https://www.youtube.com/watch?v=3ZxZPeXPaM4 学习视频
数据争用
简单来说就是存在多个线程同时对某个共同的对象进行读写（至少有一个线程在做写操作），造成读取这个对象时的结果不可预测
如下
int num = 0;
void func(int &v)
{
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
num = num + 1;
v++;
}
}
int main()
{
int v = 0;
std::vector<std::thread> ts;
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
ts.push_back(std::thread(func, std::ref(v)));
}
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
ts[i].join();
}
std::cout << num << ", " << v << std::endl;
return 0;
}
cout结果并不是10 000 000, 10 000 000
使用Mutex控制对象的读写
在对象的读写操作之前调用mutex::lock即可（记得不需要持有对象时调用mutex::unlock）
...
std::mutex mu;
void func()
{
...
mu.lock();
num += 1;
v += 1;
mu.unlock();
}
...
std::lock_guard
在mutex的lock-unlock块里如果抛出异常，那么unlock就不会被调用（或者忘记调用unlock也是有可能的），
这时可以考虑使用lock_guard：
...
{
std::lock_guard<std::mutex> guard(mu);
v++;
num++;
}
...
我感觉应该是lock_guard内部将会持有mutex，然后在析构函数里尝试调用mutex的unlock方法
读写控制的对象有没有完全被锁定
针对上面的例子，有一个全局变量num，和一个局部变量v，虽然在各个子线程里都用mutex进行了读写控制；
但是在主线程里并没有，仍然可以在main里面随意的处理这两个共享对象；
处理方法就是将要保护的资源对象和mutex绑定在一起，保证每次使用资源对象前必须通过mutex
如下：
class LogFile {
std::mutex m_mutex;
ofstream f;
LogFile() {
f.open(...);
}
void shared_print(string id, int value) {
std::lock_guard<mutex> guard(m_mutex);
f << id << ", " << value << endl;
}
// ofstream &getStream() { return f; }
}
上面这个例子，切记不能将LogFile的f对象暴露出来，就像最后一行注释那样
当然如果返回的是ofstream是没问题的；
还有一些其它情况可能“意外”暴露LogFile::f，如下：
void LogFile::processf(void fun(ofstream&))
{
fun(this->f);
}
这里就“不小心”将f对象引用传递给了某个函数fun，在fun里，LogFile::f就失去了mutex的保护
小结
- 使用mutex来控制资源对象的读写
- 不要将内部资源对象暴露出Wrapper类
- 注意接口设计的合理性
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