mutex和semaphore的区别

时间: 2023-04-21 10:03:08 浏览: 131

mutex和semaphore互斥程序实例

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在多线程编程中，互斥机制是保证资源安全访问的关键。`mutex`（互斥锁）和`semaphore`（信号量）都是用于实现线程同步和互斥的工具，确保同一时间只有一个线程可以访问特定的共享资源。本文将深入探讨这两种机制及其在实际编程中的应用。一、互斥锁（Mutex）互斥锁是一种简单的同步原语，它具有独占性，即一旦一个线程获取了锁，其他试图获取该锁的线程将被阻塞，直到锁被释放。在C++中，`std::mutex`库提供了互斥锁的相关功能。下面是一个简单的`mutex`使用示例： ```cpp #include <iostream> #include <thread> #include <mutex> std::mutex mtx; int shared_resource = 0; void increment(int times) { for (int i = 0; i < times; ++i) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); ++shared_resource; std::cout << "Incremented by thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl; } } int main() { std::thread t1(increment, 5); std::thread t2(increment, 5); t1.join(); t2.join(); std::cout << "Final value: " << shared_resource << std::endl; return 0; } ``` 在这个例子中，`std::lock_guard`自动管理锁的获取和释放，避免了死锁的风险。通过`mutex`，我们确保了对`shared_resource`变量的更新是原子操作，从而避免了数据竞争。二、信号量（Semaphore）信号量比互斥锁更复杂，它可以控制多个线程同时访问某个资源。信号量维护了一个计数值，当计数值大于零时，线程可以获取信号量并执行相应操作；当计数值为零时，线程会被阻塞，直到其他线程释放信号量。C++17引入了`std::counting_semaphore`和`std::binary_semaphore`，分别对应无界和有界信号量。例如，使用`std::binary_semaphore`实现一个允许两个线程并发访问的资源池： ```cpp #include <iostream> #include <thread> #include <semaphore> std::binary_semaphore sem(2); // 初始化为2，允许两个线程同时访问 void access_resource() { sem.acquire(); // 获取信号量 std::cout << "Accessing resource by thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模拟耗时操作 sem.release(); // 释放信号量 } int main() { std::thread t1(access_resource), t2(access_resource), t3(access_resource); t1.join(); t2.join(); t3.join(); return 0; } ``` 在这个例子中，`sem.acquire()`会阻塞线程，直到信号量可用。`sem.release()`则增加计数值，允许其他线程继续执行。三、比较与选择 1. 互斥锁适合于保护小范围的临界区，只允许一个线程访问资源。 2. 信号量适用于控制多个线程并发访问，或者管理有限资源的分配。 3. 互斥锁简单易用，防止数据竞争；信号量能进行更复杂的同步控制，但使用不当可能导致死锁。在实际编程中，选择哪种机制取决于具体的需求和场景。`MultiThreadTest.cpp`文件可能包含了一个或多个这些概念的实现，通过分析代码，我们可以更深入地理解`mutex`和`semaphore`的工作原理及其在多线程环境中的应用。

mutex和semaphore都是用于控制并发访问的同步机制，但它们有一些区别。 mutex是一种二元信号量，只有两种状态：锁定和未锁定。当一个线程获得了mutex的锁，其他线程就不能再获得这个锁，直到该线程释放了锁。mutex通常用于保护共享资源，例如文件、内存等。 semaphore是一种计数信号量，可以有多个状态。当一个线程获得了semaphore的锁，它会将semaphore的计数减1，其他线程仍然可以获得semaphore的锁，直到semaphore的计数为。当一个线程释放了semaphore的锁，它会将semaphore的计数加1，其他线程又可以获得semaphore的锁。semaphore通常用于限制并发访问的数量，例如限制同时访问某个资源的线程数。因此，mutex和semaphore的主要区别在于它们的状态和用途。mutex只有两种状态，用于保护共享资源；而semaphore有多个状态，用于限制并发访问的数量。

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mutex和semaphore的区别

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semaphore empty=200; semaphore mutex=1; semaphore waiting=0； void buy() { p(waiting); p(mutex); 买票； v(mutex); v(empty); } void waiting() { p(empty); 等待； waiting++; }

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