C++线程安全容器stack和queue如何使用


今天小编给大家分享一下C++线程安全容器stack和queue如何使用的相关知识点,内容详细,逻辑清晰,相信大部分人都还太了解这方面的知识,所以分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后有所收获,下面我们一起来了解一下吧。要构建线程安全的数据结构, 关注几点:若某线程破坏了数据结构的不变量, 保证其他线程不能看到提供的操作应该完整,独立, 而非零散的分解步骤避免函数接口固有的条件竞争(比如之前提到的empty和top和pop)入门(3)里曾介绍过线程安全的stack容器, 这里把代码搬过来再分析逐项分析, 该代码如何实现线程安全的首先, 每个操作都对互斥加锁, 保证基本线程安全其次, 在多线程下, 对于std::stack容器, empty(), top(), pop()存在接口上的数据竞争(见入门(3)说明), 于是threadsafe_stack把这些调用集合到一个函数pop()里, 以实现线程安全. 其中pop()函数里若与遇栈空, 直接抛出异常接着分析:1处data.push()可能抛出异常: 原因是复制/移动时抛出异常或stack容器扩展容量时遇上内存分配不足, 但无论哪种, std::stack能保证自身的安全2处抛出的异常: 没有改动数据, 安全的抛出行为3处共享指针的创建可能抛出异常: 内存不足或移动/复制相关的构造函数抛出异常,但两种情形c++都能保证不会出现内存泄漏, 并且此时数据还未改动(data.pop()时才改动),4处data.pop()的实质操作是返回结果, 绝不会抛出异常,结合3, 所以这是异常安全的重载函数pop()5,6处和3,4处类似, 不同之处是没用创建新共享指针, 但此时数据也没被改动, 也是安全的重载函数pop()最后7处empty()不改动任何数据, 是异常安全的函数从内存和数据结构安全方面来说没用问题然而,这段代码可能造成死锁:因为在持锁期间, 有可能执行以下用户自定义函数:用户自定义的复制构造函数(1 3处的res构造), 移动构造函数(3处的make_share), 拷贝赋值操作和移动赋值操作(5处), 用户也可能重免费云主机域名载了new和delete.当在这些函数里, 若是再次调用了同个栈的相关函数, 会再次申请获取锁, 然而之前的锁还没释放, 因此造成死锁以下是我想到的一种死锁方式(正常情况应该不会这么写, 但是设计时必须要考虑)向栈添加/移除数据, 不可能不涉及复制行为或内存行为, 于是只能对栈的使用者提出要求: 让使用者来保证避免死锁栈的各成员函数都有lock_guard保护数据, 因此同时调用的线程没有数量限制.仅有构造函数和析构函数不是安全行为, 但无论是没构造完成还是销毁到一半, 从而转去调用成员函数, 这在有无并发情况下都是不正确的.所以, 使用者必须保证: 栈容器未构造完成时不能访问数据, 只有全部线程都停止访问时, 才可销毁容器自定义一个threadsafe_queue, 并且上面对于线程安全的大多数分析在这也成立区别:发现队列通常用于消费者/生产者模型, 因此实现阻塞的取值函数wait_and_pop, 即当调用时队列若空, 阻塞等待, 直到push数据后调用condition.notify_one()同时也提供了非阻塞的取值函数try_pop然而这一实现会有问题:假如有多个线程同时等待, condition.notify_one()只能唤醒其中一个,若该唤醒的线程执行wait_and_pop之后的代码抛出异常(例如4处res的创建), 此时队列里还有数据,却不会有其他任何线程被唤如果我们因不能接受这种行为方式, 而只是简单的把notify_one改为notify_all,这样每次push数据后都会唤醒所有的等待线程. 由于只push了1个数据, 大多数线程醒来后发现队列还是为空, 还得继续等待, 这将大大增加开销第二种解决种方法是若wait_and_pop抛出异常则再次调用notify_one第三种方法是让std::queue存储share_ptr, share_ptr的初始化移动到push的调用处, 从内部复制shared_ptr实例则不会抛出异常这里采用第三种方法, 还会有额外的好处: push里为shared_ptr分配内存操作在加锁之前, 缩短了互斥加锁的时间, 由于分配内存通常是耗时的操作, 因此这样非常有利于增强性能以上就是“C++线程安全容器stack和queue如何使用”这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!相信大家阅读完这篇文章都有很大的收获,小编每天都会为大家更新不同的知识,如果还想学习更多的知识,请关注百云主机行业资讯频道。

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