C++多线程中的对象

Question

我想询问当类的单个实例/对象在不同线程之间共享时，C++ 中的线程安全性（例如使用带有 C++ 包装器的 POSIX 线程）。例如，A 类的单个对象的成员方法将在不同的线程中调用。关于线程安全我应该/可以做什么？

class A {
    private:

    int n;

    public:

    void increment()
    {
        ++n;
    }

    void decrement()
    {
        --n;
    }
};

• 我应该用锁或其他东西来保护增量/减量方法中的类成员 n 吗？还有静态（类变量）成员也有这样的锁需求吗？
• 如果成员是不可变的，我就不必担心，对吗？
• 有什么是我现在无法预见的吗？

除了多线程中单个对象的场景之外，多线程中的多个对象又如何呢？每个线程都拥有一个类的实例。除了静态（类变量）成员之外还有什么特别的吗？

这些是我的想法，但我相信这是一个很大的话题，如果您有良好的资源并参考之前的讨论，我会很高兴。

问候

Answer 1

建议：不要尝试用手做。使用一个好的多线程库，例如 Boost 中的库： http:// www.boost.org/doc/libs/1_47_0/doc/html/thread.html

英特尔的这篇文章将为您提供一个很好的概述：http://software.intel.com/en-us/文章/多线程应用程序的多种方法/

Answer 2

这是一个非常大的主题，可能不可能在本线程中完成该主题。
黄金法则是“当别人在写作时你不能阅读”。
因此，如果您有一个共享变量的对象，则必须在访问共享变量的函数中放置一个锁。

很少有情况并非如此。
第一种情况是对于整数，您可以使用原子函数，如 c-smile 所示，在这种情况下，CPU 将在缓存上使用硬件锁，因此其他内核无法修改变量。
第二种情况是无锁队列，它是一种特殊的队列，使用比较和交换功能来保证指令的原子性。

所有其他案件都必须锁定......
第一种方法是锁定所有内容，当涉及更多对象时，这可能会导致很多问题（ObjA 尝试从 ObjB 读取，但是 ObjB 正在使用该变量，并且也在等待 ObjC 等待 ObjA）。无限期等待（死锁）。

更好的方法是最小化线程共享变量的点。
例如，如果您有数据数组，并且想要并行化数据计算，您可以启动两个线程，线程一将仅在偶数索引上工作，而线程二将在奇数索引上工作。线程正在处理同一组数据，但只要数据不重叠，就不必使用锁。 （这称为数据并行化）

另一个方法是将应用程序组织为一组“工作”（在线程上运行并产生结果的函数），并使工作仅与消息进行通信。您只需要实现一个线程安全的消息系统和一个工作调度程序就完成了。或者你可以使用像intel TBB这样的libray。

这两种方法都不能解决死锁问题，但可以让您隔离问题并更轻松地发现错误。多线程中的错误确实很难调试，有时也很难发现。

因此，如果您正在学习，我建议您从 ry 开始并从 pThread 开始，然后当您学习了基础知识后，请转向用户更友好的库（例如 boost），或者如果您使用 Gcc 4.6 作为编译器，请使用 C++0x std： ：线

Answer 3

• 是的，如果在多线程环境中使用函数，则应该使用锁来保护它们。您可以使用 Boost 库

• 和是的，不可变成员不应该成为问题，因为这样的成员一旦初始化就无法更改。

关于“具有多个线程的多个对象”..这很大程度上取决于您想要做什么，在某些情况下您可以使用 线程池这是一种机制，它有一定数量的线程等待作业进入。但是没有线程并发，因为每个线程只做一项工作。

Answer 4

你必须保护柜台。没有其他选择。

在 Windows 上，您可以使用以下函数来执行此操作：

#if defined(PLATFORM_WIN32_GNU)

  typedef long counter_t;
  inline long _inc(counter_t& v)               {    return InterlockedIncrement(&v);  }
  inline long _dec(counter_t& v)               {    return InterlockedDecrement(&v);  }
  inline long _set(counter_t &v, long nv)      {    return InterlockedExchange(&v, nv);  }

#elif defined(WINDOWS) && !defined(_WIN32_WCE) // lets try to keep things for wince simple as much as we can

  typedef volatile long counter_t;
  inline long _inc(counter_t& v)               {    return InterlockedIncrement((LPLONG)&v);  }
  inline long _dec(counter_t& v)               {    return InterlockedDecrement((LPLONG)&v);  }
  inline long _set(counter_t& v, long nv)      {    return InterlockedExchange((LPLONG)&v, nv);  }