C++
Структуры синхронизации потоков

Вступление

станд :: shared_lock

Shared_lock можно использовать в сочетании с уникальной блокировкой, позволяющей нескольким читателям и эксклюзивным авторам.

#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 обеспечивает выполнение функции ровно один раз с помощью конкурирующих потоков. Он бросает std::system_error в случае, если он не может выполнить свою задачу.

Используется вместе с 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;
}

Блокировка объектов для эффективного доступа.

Часто вы хотите заблокировать весь объект во время выполнения нескольких операций над ним. Например, если вам нужно изучить или изменить объект с помощью итераторов . Всякий раз, когда вам нужно вызывать несколько функций-членов, обычно более эффективно блокировать весь объект, а не отдельные функции-члены.

Например:

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
};

При вычислении контрольной суммы объект блокируется для чтения, позволяя другим потокам, которые хотят читать с объекта одновременно, для этого.

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;
}

Очистка объекта обновляет его внутренние данные, поэтому его необходимо выполнить с помощью блокировки исключения.

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

При получении более чем одной блокировки следует следить за тем, чтобы всегда приобретать блокировки в одном порядке для всех потоков.

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));
}

note: Это лучше всего сделать с помощью std :: deferred :: lock и вызова std :: lock

std :: condition_variable_any, std :: cv_status

Обобщение std::condition_variable , std::condition_variable_any работает с любым типом структуры BasicLockable.

std::cv_status как статус возврата для переменной условия имеет два возможных кода возврата:

• std :: cv_status :: no_timeout: не было таймаута, переменная условия была уведомлена
• std :: cv_status :: no_timeout: время ожидания условия