是的,所有的 STL 容器都不是线程安全的。当多个线程并发访问同一个 STL 容器时,如果有至少一个线程对容器进行了修改(插入、删除、更新等操作),则必须使用同步机制(如锁)来确保线程安全。以下是一些常见的 STL 容器以及使用互斥锁进行线程同步的示例。
示例 1:std::vector
的线程安全操作
#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <pthread.h>
std::vector<int> shared_vector;
pthread_mutex_t vec_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void thread_safe_push_back(int value) {
pthread_mutex_lock(&vec_mutex);
shared_vector.push_back(value);
pthread_mutex_unlock(&vec_mutex);
}
void thread_function() {
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
thread_safe_push_back(i);
}
}
int main() {
std::thread t1(thread_function);
std::thread t2(thread_function);
t1.join();
t2.join();
std::cout << "Vector size: " << shared_vector.size() << std::endl;
pthread_mutex_destroy(&vec_mutex);
return 0;
}
示例 2:std::map
的线程安全操作
#include <iostream>
#include <map>
#include <thread>
#include <pthread.h>
std::map<int, int> shared_map;
pthread_mutex_t map_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void thread_safe_insert(int key, int value) {
pthread_mutex_lock(&map_mutex);
shared_map[key] = value;
pthread_mutex_unlock(&map_mutex);
}
void thread_function() {
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
thread_safe_insert(i, i * 10);
}
}
int main() {
std::thread t1(thread_function);
std::thread t2(thread_function);
t1.join();
t2.join();
std::cout << "Map size: " << shared_map.size() << std::endl;
pthread_mutex_destroy(&map_mutex);
return 0;
}
示例 3:std::queue
的线程安全操作
#include <iostream>
#include <queue>
#include <thread>
#include <pthread.h>
std::queue<int> shared_queue;
pthread_mutex_t queue_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void thread_safe_enqueue(int value) {
pthread_mutex_lock(&queue_mutex);
shared_queue.push(value);
pthread_mutex_unlock(&queue_mutex);
}
void thread_function() {
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
thread_safe_enqueue(i);
}
}
int main() {
std::thread t1(thread_function);
std::thread t2(thread_function);
t1.join();
t2.join();
std::cout << "Queue size: " << shared_queue.size() << std::endl;
pthread_mutex_destroy(&queue_mutex);
return 0;
}
一些重要的注意事项
-
加锁范围:锁的范围应该尽量小,以减少锁的持有时间,减少争用,提高并发性能。
-
死锁预防:确保所有加锁和解锁操作是成对出现的,避免死锁。例如,在异常处理中确保解锁。
-
读写锁:如果有大量的读操作和少量的写操作,可以考虑使用读写锁(如
pthread_rwlock_t
)来提高性能。
总结
所有的 STL 容器在多线程环境中都需要使用同步机制来确保线程安全。使用 pthread_mutex_t
进行同步是一个常见的方法。通过仔细设计锁的使用范围和策略,可以在保证线程安全的同时,尽量减少对性能的影响。