C++ 临界区

本文主要是介绍C++ 临界区，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

文章目录

• • 一、临界区
  • • 1、概念
    • 2、调度原则
    • 3、线程同步
  • 二、临界区 API
  • • 1、临界区 API 简介
    • 2、临界区 API 详解
    • • 1）InitializeCriticalSection
      • 2）EnterCriticalSection
      • 3）TryEnterCriticalSection
      • 4）LeaveCriticalSection
      • 5）DeleteCriticalSection
    • 3、临界区锁的封装
    • • 1）接口定义
      • 2）接口实现

一、临界区

1、概念

• 临界区指的是一个访问公共资源的程序片段，这些公共资源又无法同时被多个线程同时访问。当有线程进入临界区段时，其他线程或是进程必须等待，以确保这些公共资源是被互斥获得使用。
• 每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区 (Critical Section)，每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。

2、调度原则

• 1）单一原则：如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入；
• 2）等待原则：如已有进程进入自己的临界区，则其它所有想要进入临界区的进程必须等待；
• 3）限时原则：进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区，防止死锁；
• 4）节省原则：如果进程不能进入自己的临界区，则应让出 CPU，避免进程出现“忙等”现象，浪费可耻；

3、线程同步

• 1）有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后，其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。
• 2）临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。

二、临界区 API

1、临界区 API 简介

2、临界区 API 详解

1）InitializeCriticalSection

• 所有的临界区 API 的参数都一样，为 CRITICAL_SECTION 结构体的指针，这个结构体里面的参数可以不用关心，因为都是由 API 进行操作，应用程序不要去操作具体的值，想要用临界区 API 来对线程进行加锁操作，必须先调用这个 API 进行初始化；

	CRITICAL_SECTION m_kSection;
	InitializeCriticalSection(&m_kSection);

2）EnterCriticalSection

• 这个接口的调用必须在 InitializeCriticalSection 之后；
• 利用 EnterCriticalSection 可以获取对公共资源的所有权，这个函数是阻塞型函数，如果资源被其它线程占有，它不会返回；
• 如果有多个线程调用 EnterCriticalSection，按照线程优先级高低来获取所有权；

	EnterCriticalSection(&m_kSection);

3）TryEnterCriticalSection

• 这个接口区别于 EnterCriticalSection，是非阻塞的；
• 如果成功进入临界区，则返回一个非0的值；否则，返回 0；

	return (TryEnterCriticalSection(&m_kSection) > 0);

4）LeaveCriticalSection

• 需要和 EnterCriticalSection 或者LeaveCriticalSection 配套使用，如果一个线程调用LeaveCriticalSection ，并且它本身没有这个临界区的使用权，那么就会报错，并且可能导致下一次使用 EnterCriticalSection 进行无限等待；

	LeaveCriticalSection(&m_kSection);

5）DeleteCriticalSection

• 删除临界区对象,；
• 一旦删除，它将不能再被 EnterCriticalSection, TryEnterCriticalSection, 或者 LeaveCriticalSection 调用；

	DeleteCriticalSection(&m_kSection);

3、临界区锁的封装

1）接口定义

• 定义接口，要包含 加锁、尝试加锁、解锁；

class ILock
{
public:
    ILock(){}
    virtual ~ILock(){}
    virtual void Lock(void) = 0;
    virtual bool TryLock(void) = 0;
    virtual void UnLock(void) = 0;
};

2）接口实现

• 锁构造函数进行临界区对象初始化；
• 锁析构函数进行临界区对象删除；
• 加锁函数执行进入临界区；
• 尝试加锁函数执行尝试进入临界区；
• 解锁函数执行退出临界区；

class NLock : public ILock
{
public:
    NLock (){
        InitializeCriticalSection(&m_kSection);
    }
    virtual ~NLock (){
        DeleteCriticalSection(&m_kSection);
    }
    virtual void Lock(void){
        EnterCriticalSection(&m_kSection);
    }
    virtual bool TryLock(void){
        return (TryEnterCriticalSection(&m_kSection) > 0);
    }
    virtual void UnLock(void){
        LeaveCriticalSection(&m_kSection);
    }
protected:
    CRITICAL_SECTION m_kSection;
};

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