Windows线程同步：原子访问与互锁函数

"线程同步是多线程编程中不可或缺的一部分，主要是为了确保在并发执行时，线程能正确地访问和更新共享资源，避免数据竞争和资源破坏。在Microsoft Windows系统中，线程同步至关重要，因为系统中的各个线程都需要访问诸如内存、串口、文件和窗口等系统资源。当一个线程对共享资源进行读写操作时，必须防止其他线程同时进行相同操作，以防止数据混乱。 线程同步主要包括两个主要场景：一是保护共享资源，防止多个线程同时访问导致数据不一致；二是线程间的通信，用于通知其他线程某个任务已完成或需要协作。Windows提供了一系列的机制来实现线程同步，例如临界区、信号量、事件、互斥量和原子操作等。 8.1 原子访问：互锁的函数家族 原子访问是线程同步的基础，它确保了对变量的访问操作是不可分割的，即在操作期间，其他线程无法干扰。在Windows中，互锁函数家族（如InterlockedIncrement、InterlockedDecrement、InterlockedExchange等）提供了一种实现原子操作的方法。这些函数在低级别使用硬件支持来确保在多线程环境中对变量的增减或交换操作是原子性的，从而避免数据竞争。 例如，考虑以下代码段： ```cpp long g_x = 0; void ThreadFunction1() { while (true) { g_x = InterlockedIncrement(&g_x); } } void ThreadFunction2() { while (true) { g_x = InterlockedDecrement(&g_x); } } ``` 在这个例子中，两个线程分别递增和递减全局变量`g_x`。由于使用了互锁函数，即使这两个线程并发执行，`g_x`的值也会得到正确更新，不会出现数据竞争。 然而，仅依赖原子操作并不足以解决所有线程同步问题。在更复杂的场景中，可能需要使用到其他的同步机制，如临界区（Critical Section）、信号量（Semaphore）和事件（Event）。临界区允许一次只有一个线程进入，确保对资源的独占访问；信号量可以控制同时访问资源的线程数量；事件则用来在线程间传递通知，以便协调执行流程。 实践中，线程同步的难点在于理解和预测多线程行为，因为这种环境通常是非确定性的。只有通过不断实践和调试，才能逐步掌握如何正确地实现线程同步，避免死锁、活锁和饥饿等问题。虽然作者在早期的编程经历中也曾犯过错误，但随着时间的推移和经验的积累，对线程同步的理解和应用也逐渐完善。 线程同步是多线程编程的核心，通过合理使用各种同步机制，可以有效地管理线程的并发行为，保证程序的正确性和效率。在Windows环境下，程序员可以通过学习和实践互锁函数、临界区、信号量、事件等工具，来提升多线程编程的能力。