C++
Struktury synchronizacji wątków

Wprowadzenie

std :: shared_lock

Shared_lock może być używany w połączeniu z unikalną blokadą, aby umożliwić wielu czytelnikom i wyłącznym pisarzom.

#include <unordered_map>
#include <mutex>
#include <shared_mutex>
#include <thread>
#include <string>
#include <iostream>
    
class PhoneBook {
    public:
        string getPhoneNo( const std::string & name )
        {
            shared_lock<shared_timed_mutex> r(_protect);
            auto it =  _phonebook.find( name );
            if ( it == _phonebook.end() )
                return (*it).second;
            return "";
        }
        void addPhoneNo ( const std::string & name, const std::string & phone )
        {
            unique_lock<shared_timed_mutex> w(_protect);
            _phonebook[name] = phone;
        }
        
        shared_timed_mutex _protect;
        unordered_map<string,string>  _phonebook;
    };

std :: call_once, std :: once_flag

std::call_once zapewnia wykonanie funkcji dokładnie raz przez konkurujące wątki. std::system_error na wypadek, gdyby nie mógł wykonać swojego zadania.

Używany w połączeniu z s td::once_flag .

#include <mutex>
#include <iostream>

std::once_flag flag;
void do_something(){
      std::call_once(flag, [](){std::cout << "Happens once" << std::endl;});
    
      std::cout << "Happens every time" << std::endl;
}

Blokowanie obiektów dla efektywnego dostępu.

Często chcesz zablokować cały obiekt podczas wykonywania na nim wielu operacji. Na przykład, jeśli chcesz zbadać lub zmodyfikować obiekt za pomocą iteratorów . Ilekroć trzeba wywołać wiele funkcji składowych, na ogół bardziej efektywne jest blokowanie całego obiektu niż poszczególnych funkcji składowych.

Na przykład:

class text_buffer
{
    // for readability/maintainability
    using mutex_type = std::shared_timed_mutex;
    using reading_lock = std::shared_lock<mutex_type>;
    using updates_lock = std::unique_lock<mutex_type>;

public:
    // This returns a scoped lock that can be shared by multiple
    // readers at the same time while excluding any writers
    [[nodiscard]]
    reading_lock lock_for_reading() const { return reading_lock(mtx); }

    // This returns a scoped lock that is exclusing to one
    // writer preventing any readers
    [[nodiscard]]
    updates_lock lock_for_updates() { return updates_lock(mtx); }

    char* data() { return buf; }
    char const* data() const { return buf; }

    char* begin() { return buf; }
    char const* begin() const { return buf; }

    char* end() { return buf + sizeof(buf); }
    char const* end() const { return buf + sizeof(buf); }

    std::size_t size() const { return sizeof(buf); }

private:
    char buf[1024];
    mutable mutex_type mtx; // mutable allows const objects to be locked
};

Podczas obliczania sumy kontrolnej obiekt jest zablokowany do odczytu, umożliwiając tym samym innym wątkom, które chcą czytać z obiektu w tym samym czasie.

std::size_t checksum(text_buffer const& buf)
{
    std::size_t sum = 0xA44944A4;

    // lock the object for reading
    auto lock = buf.lock_for_reading();

    for(auto c: buf)
        sum = (sum << 8) | (((unsigned char) ((sum & 0xFF000000) >> 24)) ^ c);

    return sum;
}

Wyczyszczenie obiektu powoduje zaktualizowanie jego danych wewnętrznych, więc należy to zrobić przy użyciu blokady wyłączającej.

void clear(text_buffer& buf)
{
    auto lock = buf.lock_for_updates(); // exclusive lock
    std::fill(std::begin(buf), std::end(buf), '\0');
}

Podczas uzyskiwania więcej niż jednego zamka należy zachować ostrożność, aby zawsze uzyskiwać zamki w tej samej kolejności dla wszystkich wątków.

void transfer(text_buffer const& input, text_buffer& output)
{
    auto lock1 = input.lock_for_reading();
    auto lock2 = output.lock_for_updates();

    std::copy(std::begin(input), std::end(input), std::begin(output));
}

Uwaga: Najlepiej jest to zrobić, używając std :: deferred :: lock i wywołując std :: lock

std :: condition_variable_any, std :: cv_status

Uogólnienie zmiennej std::condition_variable , std::condition_variable_any działa z dowolnym rodzajem struktury BasicLockable.

std::cv_status jako status zwracany dla zmiennej warunkowej ma dwa możliwe kody powrotu:

• std :: cv_status :: no_timeout: Nie było limitu czasu, zmienna warunku została powiadomiona
• std :: cv_status :: no_timeout: Upłynął limit czasu zmiennej warunkowej