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C++ 多线程同步之临界区(CriticalSection)

作者:互联网

一、Win32平台

1、相关头文件和接口

1 #include <windows.h>
2 
3 CRITICAL_SECTION cs;//定义临界区对象
4 InitializeCriticalSection(&cs);//初始化临界区
5 EnterCriticalSection(&cs);//进入临界区
6 LeaveCriticalSection(&cs);//离开临界区
7 DeleteCriticalSection(&cs);//删除临界区

2、Win32源码

 1 //=====================MyCriticalSection.h===========================
 2 #ifndef _My_CRITICAL_SECTION_H
 3 #define _My_CRITICAL_SECTION_H
 4 
 5 #include <windows.h>
 6 //对临界区同样进行封装
 7 class CMyCriticalSection
 8 {
 9 public:
10     CMyCriticalSection()
11     {
12         InitializeCriticalSection(&m_cSection);
13     }
14 
15     void Lock()
16     {
17         EnterCriticalSection(&m_cSection);
18     }
19 
20     void UnLock()
21     {
22         LeaveCriticalSection(&m_cSection);
23     }
24 
25 
26     //利用析构函数删除临界区对象
27     virtual ~CMyCriticalSection()
28     {
29         DeleteCriticalSection(&m_cSection);
30     }
31 private:
32     CRITICAL_SECTION                        m_cSection;
33 };
34 
35 class CCriticalSectionAutoLock
36 {
37 public:
38     //利用构造函数上锁,即进去临界区
39     CCriticalSectionAutoLock(CMyCriticalSection *mySection)
40     :pCMySection(mySection)
41     {
42         pCMySection->Lock();
43     }
44 
45     //利用析构函数解锁,即离开临界区
46     virtual ~CCriticalSectionAutoLock()
47     {
48         pCMySection->UnLock();
49     }
50 private:
51     CMyCriticalSection                      *pCMySection;
52 };
53 
54 #endif
 1 #include <iostream>
 2 #include <windows.h>
 3 #include "MySemaphore.h"
 4 #include "MyMutex.h"
 5 #include "MyCriticalSection.h"
 6 using namespace std;
 7 
 8 //HANDLE g_hSemaphore = NULL;
 9 //HANDLE g_hMutex = NULL;
10 
11 CMySemaphore                    MySemaphore;            //信号量
12 CMyMutex                        MyMutex;                //互斥量
13 CMyCriticalSection              MyCriticalSection;      //临界区
14 
15 DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
16 {
17     string strPrint((const char*)lpParamter);
18     int iRunTime = 0;
19     //执行100次跳出
20     while(++iRunTime<10)
21     {
22         {
23             CCriticalSectionAutoLock  cLock(&MyCriticalSection);
24             cout <<"["<< iRunTime <<"]:"<< strPrint.c_str()<<endl;
25         }
26         Sleep(1); //若去掉此句 可能导致其他线程无法进入临界区,因为 cLock在这之前析构,离开临界区
27 
28     }
29     return 0;
30 }
31 
32 int main()
33 {
34     //创建五个子线程
35     string str1 = "A";
36     string str2 = "B";
37     string str3 = "C";
38     string str4 = "D";
39     string str5 = "E";
40 
41     HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, Fun, (void*)str1.c_str(), 0, NULL);
42     HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, Fun, (void*)str2.c_str(), 0, NULL);
43     HANDLE hThread3 = CreateThread(NULL, 0, Fun, (void*)str3.c_str(), 0, NULL);
44     HANDLE hThread4 = CreateThread(NULL, 0, Fun, (void*)str4.c_str(), 0, NULL);
45     HANDLE hThread5 = CreateThread(NULL, 0, Fun, (void*)str5.c_str(), 0, NULL);
46 
47     //关闭线程
48     CloseHandle(hThread1);
49     CloseHandle(hThread2);
50     CloseHandle(hThread3);
51     CloseHandle(hThread4);
52     CloseHandle(hThread5);
53 
54     getchar();
55 //  system("pause");
56     return 0;
57 }

执行结果:
这是加上Sleep(1);的运行结果,没有加上Sleep(1);的执行结果如下:

从结果我们可以看出如果没有加上Sleep(1),即在离开临界区后进行休眠,其他线程进入临界区的概率会大大降低,原因可能是由于While循环在不停的循环时,其他线程还没有那么快能够进入临界区,因此在这种情况下想让所有的线程都有机会进入临界区,则需要在离开临界区之后做短暂休眠即可。

3、Linux平台
在Linux环境下,没有Windows下的临界区的概念,但是也可以利用互斥量实现该功能。Linux下的API如下,在前面的博文里也有讲到过

1 #include <pthread.h>
2 int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *attr); /*初始化函数*/
3 int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *attr);/*去初始化函数*/
4 
5 int pthread_mutex_lock(pthread_mutexattr_t *attr)/*加锁*/
6 int pthread_mutex_unlock(pthread_mutexattr_t *attr)/*解锁*/

但是两者并不是完全一样的,他们的区别总结如下:
1、临界区只能用于对象在同一进程里线程间的互斥访问;互斥体可以用于对象进程间或线程间的互斥访问。
2、临界区是非内核对象,只在用户态进行锁操作,速度快;互斥体是内核对象,在核心态进行锁操作,速度慢。
3、临界区和互斥体在Windows平台都下可用;Linux下只有互斥体可用。
4、临界区:通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码,速度快,适合控制数据访问。
5、互斥量:为协调共同对一个共享资源的单独访问而设计的。

标签:include,mutexattr,C++,互斥,临界,pthread,CMyCriticalSection,多线程,CriticalSection
来源: https://www.cnblogs.com/ybqjymy/p/15320059.html