c++ - 多线程说明

Question

我一直在尝试学习如何使用多线程并得出以下理解。我想知道我是否正确或离题太远，如果我在任何方面都不正确，是否有人可以给我建议。

要创建一个线程，首先你需要使用一个库，比如<thread>或任何替代方案(我正在使用 boost 的多线程库来获得跨平台功能)。之后，您可以通过声明它来创建一个线程(对于 std::thread )

std::thread thread (foo);

现在，您可以使用 thread.join()或 thread.detach() .前者会等到线程结束，然后继续；同时，后者将与您计划执行的任何操作一起运行该线程。

如果你想保护某些东西，说一个 vector std::vector<double> data ，对于同时访问的线程，您将使用互斥体。

Mutex 将被声明为全局变量，以便它们可以访问线程函数(或者，如果您正在创建一个将是多线程的类，互斥量可以被声明为该类的私有(private)/公共(public)变量)。之后，您可以使用互斥锁锁定和解锁线程。

让我们快速看一下这个示例伪代码:

std::mutex mtx;
std::vector<double> data;
void threadFunction(){
  // Do stuff
  // ...
  // Want to access a global variable
  mtx.lock();
  data.push_back(3.23);
  mtx.unlock();
  // Continue
}

在这段代码中，当互斥体锁定线程时，它只锁定它和mtx.unlock()之间的代码行。 .因此，其他线程仍然会继续他们的快乐方式，直到他们尝试访问数据(注意，我们也可能通过其他线程中的互斥锁)。然后他们会停下来，等待使用数据，锁定它，push_back ，解锁并继续。检查here以获得对互斥锁的良好描述。

以上就是我对多线程的理解。那么，我到底错得离谱还是太准确了？

Answer 1

您的评论是指“锁定整个线程”。您不能锁定线程的一部分。

当您锁定一个互斥量时，当前线程将获得该互斥量的所有权。从概念上讲，您可以将其视为线程将其标记放在互斥量上(将其 threadid 存储在互斥量数据结构中)。如果有任何其他线程出现并尝试获取相同的互斥锁实例，它会发现该互斥锁已被其他人“占用”，并且它会一直等到第一个线程释放了该互斥锁。当拥有线程稍后释放互斥量时，正在等待互斥量的线程之一可以唤醒，为自己获取互斥量，然后继续。

在您的代码示例中，存在获得互斥量后可能不会释放的潜在风险。如果对 data.push_back(xxx) 的调用抛出异常(内存不足？)，那么执行将永远不会到达 mtx.unlock() 并且互斥锁将永远保持锁定状态。尝试获取该互斥锁的所有后续线程都将进入永久等待状态。它们永远不会醒来，因为拥有互斥锁的线程已完蛋。

因此，无论执行如何离开当前范围，获取和释放关键资源(如互斥锁)的方式都应保证它们将被释放。在其他语言中，这意味着将 mtx.unlock() 放在 try..finally block 的最后部分:

mtx.lock();
try
{
    // do stuff
}
finally
{
    mtx.unlock();
}

C++ 没有 try..finally 语句。相反，C++ 利用其语言规则自动处理局部定义的变量。您在局部变量中构造一个对象，该对象在其构造函数中获取互斥锁。当执行离开当前函数作用域时，C++ 将确保对象被释放，对象在被释放时释放锁。这就是其他人提到的 RAII。 RAII 只是利用现有的隐式 try..finally block 来包装每个 C++ 函数体。